A Equação dos Gases Ideais descreve o comportamento de um gás hipotético sob diferentes condições de pressão, volume e temperatura. Ela une três leis históricas da física e da química em uma única relação matemática simples e poderosa.
A relação fundamental é expressa por:
P × V = n × R × T
Onde:
P é a Pressão exercida pelo gás (em atm ou Pa).
V é o Volume ocupado pelo gás (em Litros).
n é a Quantidade de matéria (em mols).
R é a Constante universal dos gases ideais (aproximadamente 0,0821 atm·L/mol·K).
T é a Temperatura absoluta (obrigatoriamente medida em Kelvin).
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A fórmula do gás ideal não surgiu do nada; ela foi obtida combinando três observações experimentais feitas ao longo de dois séculos.
Passo 1: A Lei de Boyle
Robert Boyle descobriu que, em temperatura constante, a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume:
V é proporcional a 1 / P
Passo 2: A Lei de Charles
Jacques Charles observou que, mantendo a pressão constante, o volume de um gás cresce proporcionalmente à sua temperatura em Kelvin:
V é proporcional a T
Passo 3: A Lei de Avogadro
Amedeo Avogadro estabeleceu que volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de moléculas (mols):
V é proporcional a n
Passo 4: Unindo as Proporcionalidades
Combinando as três relações em uma única expressão, o volume é proporcional a:
V é proporcional a (n × T) / P
Para transformar uma proporcionalidade em uma igualdade matemática exata, inserimos uma constante de proporcionalidade (R):
V = R × [(n × T) / P]
Reorganizando a equação para isolar as variáveis nos lados corretos, multiplicamos ambos os lados por P:
P × V = n × R × T