Ver o código fonte de «Gas»

{{1000}}
{{1000 artigos icona título|materia=Física e Química}}
{{Outros homónimos|Gas (homónimos)}}

[[Ficheiro:Kinetic theory of gases.svg|miniatura|Representación dun sistema gaseoso segundo a [[teoría cinética dos gases]].]]

O '''gas''' é o [[estado da materia]] cando non ten forma nin volume de seu. A súa principal composición son [[molécula]]s non unidas, expandidas e con pouca [[forza de atracción]], provocando que o gas se expanda para ocupar todo o [[Volume (física)|volume]] do recipiente que o contén.

É considerado nalgúns dicionarios como sinónimo de [[vapor]], aínda que non hai que confundir os seus conceptos, pois este termo debe usarse estritamente para referirse a aquel gas que se pode [[condensación|condensar]] por presurización a [[temperatura]] constante.

== Etimoloxía ==
En 1648, o químico [[Jan Baptist van Helmont]], considerado o pai da [[química pneumática]], creou o vocábulo "gas" (durante un tempo empregouse tamén "estado aeriforme"), a partir do termo grego ''kaos'' (desorde) para definir as características do [[dióxido de carbono]]. Esta denominación estendeuse despois a todos os corpos gasosos, tamén chamados ''fluídos elásticos'', ''fluídos compresibles'' ou ''aires'', e empregouse para designar un dos estados da [[materia]].

== Características ==
Como a meirande parte dos gases son difíciles de observar directamente cos nosos sentidos, están descritos a través do uso de catro propiedades físicas ou características macroscópicas: [[presión]], [[Volume (física)|volume]], número de partículas e [[temperatura]]. Estas catro características foron observadas en repetidas ocasións por científicos como [[Robert Boyle]], [[Jacques Charles]], [[John Dalton]], [[Louis Joseph Gay-Lussac|Gay-Lussac]] e [[Amedeo Avogadro]] para unha variedade de gases en diversos ámbitos. Os seus estudos detallados levaron finalmente a unha relación matemática entre esas propiedades expresada pola [[lei dos gases ideais]].

== Leis dos gases ==
Existen varias leis derivadas de modelos simplificados da realidade que relacionan a [[presión]], o [[Volume (física)|volume]] e a [[temperatura]] dun gas.

=== Lei de Boyle-Mariotte ===
A [[lei de Boyle-Mariotte]], formulada por [[Robert Boyle]] e [[Edme Mariotte]], é unha das leis que relaciona o [[Volume (física)|volume]] e a [[presión]] dunha certa cantidade de gas mantida a [[temperatura]] constante. A lei di que a unha temperatura constante e para unha masa dada dun gas o volume do gas varía de xeito inversamente proporcional á presión absoluta do recipiente:
 
<math>PV=k\,</math>

=== Lei de Charles ===
A [[lei de Charles]] di que a unha presión dada, o volume ocupado por unha certa cantidade dun gas é directamente proporcional á súa temperatura. Matematicamente a expresión é:

:<math>\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}</math> &nbsp; o &nbsp; <math>\frac{V_1}{V_2}=\frac{T_1}{T_2}</math>.

en termos xerais:

(V1 * T2) = (V2 * T1)

=== Lei de Gay-Lussac ===
A [[lei de Gay-Lussac]] indica que a presión dunha cantidade de gas que se mantén a un volume constante é directamente proporcional á temperatura:

: <math>\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}  </math>

Por iso para poder envasar gas, como gas licuado, primeiro debe arrefriarse o volume de gas desexado ata unha temperatura característica de cada gas, co fin de poder sometelo á presión requirida para licualo sen que se sobrequente e estoupe.

=== Lei xeral dos gases ===
Combinando as tres leis anteriores obtense:
:<math> \qquad \frac {PV}{T}= C </math>

=== Lei dos gases ideais ===
Da [[lei xeral dos gases]] obtense a [[lei dos gases ideais]]. A súa expresión matemática é:

: <math> P \cdot V = n \cdot R \cdot T </math>

onde ''P'' é a [[presión]], ''V'' o [[volume (física)|volume]], ''n'' o número de [[mol]]es, ''R'' a [[constante universal dos gases ideais]] e T a [[temperatura]] en kelvins. Tomando o volume dun mol a unha atmosfera de presión e a 273&nbsp;K, como 22,4&nbsp;L obtense o valor de R= 0,082&nbsp;atm·[[litro|l]]·K<sup>−1</sup>·mol<sup>−1</sup>. No [[Sistema Internacional de Unidades]] R = 8,31451 J·K<sup>−1</sup>·mol<sup>−1</sup>.

Desta lei dedúcese que un mol (6,022×10<sup>23</sup> átomos o moléculas) de gas ideal ocupa sempre un volume igual a 22,4&nbsp;[[litro]]s a 0&nbsp;[[Celsius|°C]] e 1 [[atmosfera (unidade)|atmosfera]].

== Comportamento dos gases ==
[[Ficheiro:Translational motion.gif|miniatura|200x200px|A [[temperatura]] dun [[gas ideal]] [[Gas monoatómico|monoatómico]] é unha medida relacionada coa [[enerxía cinética]] promedio das súas [[moléculas]] ao se moveren. Nesta animación, a relación do [[Raio de Bohr|tamaño]] dos [[átomo]]s de [[helio]] respecto da súa separación conseguiríase baixo unha presión de 1950 [[atmosfera (unidade)|atmosferas]]. Estes átomos a temperatura ambiente teñen unha certa [[velocidade]] media (aquí reducida un par de '''[[billón (número)|billóns]]''' de veces).]]
Para o comportamento térmico de partículas da materia existen catro cantidades medibles que son de grande interese: [[presión]], [[volume (física)|volume]], [[temperatura]] e [[masa]] da mostra do material (ou mellor, a [[cantidade de substancia]], medida en [[mol]]es).

Calquera gas consíderase un [[fluído]] porque ten as propiedades que lle permiten comportarse como tal. As súas moléculas, en continuo movemento, colisionan [[Choque elástico|elasticamente]] entre elas e contra as paredes do recipiente que o contén, contra as que exercen unha presión permanente. Se o gas se quenta esta enerxía calorífica convértese en enerxía cinética das moléculas, é dicir, as moléculas móvense con maior velocidade, polo que o número de choques contra as paredes do recipiente aumenta en número e enerxía. Como consecuencia a presión do gas aumenta, e se as paredes do recipiente non son ríxidas, o volume do gas aumenta.

Un gas tende a ser activo quimicamente debido a que a súa superficie molecular é tamén grande, é dicir, ao estaren as súas partículas en continuo movemento chocando unhas coas outras fai máis fácil o contacto entre unha substancia e outra, aumentando a velocidade de reacción en comparación cos líquidos ou os sólidos.

Para entender mellor o comportamento dun gas, sempre se realizan estudos con respecto ao gas ideal, aínda que este en realidade nunca existe e as propiedades deste son:
* Unha substancia gasosa pura está constituída por moléculas de igual tamaño e masa. Unha mestura de substancias gasosas está formada por moléculas diferentes en tamaño e masa.
* Debido á gran distancia entre unhas moléculas e outras e a que se moven a gran velocidade, as forzas de atracción entre as moléculas considéranse desprezables.
* O tamaño das moléculas do gas é moi pequeno, polo que o volume que ocupan as moléculas é desprezable en comparación co volume total do recipiente. A densidade dun gas é moi baixa.
* As moléculas dun gas atópanse en constante movemento a gran velocidade, polo que chocan [[Choque elástico|elasticamente]] de forma continua entre elas e contra as paredes do recipiente que as contén.

Para explicar o comportamento dos gases, as novas teorías empregan tanto a estatística como a teoría cuántica, ademais de experimentar con gases de diferentes propiedades ou propiedades límite, como o [[hexafluoruro de uranio|UF<sub>6</sub>]], que é o gas máis pesado coñecido.

Un gas non ten forma nin volume fixo; caracterízase pola case nula cohesión e a grande enerxía cinética das súas moléculas.

=== Cambios de densidade ===
O efecto da temperatura e a presión nos sólidos e nos líquidos é moi pequeno, polo que tipicamente a [[compresibilidade]] dun líquido ou dun sólido é de 10<sup>−6</sup>&nbsp;[[Bar (unidade)|bar]]<sup>−1</sup> (1&nbsp;bar=0,1&nbsp;MPa) e o [[coeficiente de dilatación]] térmica é de 10<sup>−5</sup>&nbsp;[[Kelvin|K]]<sup>−1</sup>.

Por outra banda, a [[densidade]] dos gases resulta fortemente afectada pola presión e a temperatura. A [[lei dos gases ideais]] describe matematicamente a relación entre estas tres magnitudes:

{{Ecuación|<math>\rho = \frac {p\,M}{R\,T}</math>||}}

onde <math>R\,</math> é a [[constante universal dos gases ideais]], <math>p\,</math> é a presión do gas, <math>M\,</math> a súa [[masa molar]] e <math>T\,</math> a [[temperatura absoluta]].

Isto significa que un gas ideal a 300&nbsp;[[Kelvin|K]] (27&nbsp;[[Celsius|°C]]) e 1&nbsp;[[Atmosfera (unidade)|atm]] duplicará a súa densidade se se aumenta a presión a 2&nbsp;atm mantendo a temperatura constante ou, alternativamente, se se reduce a súa temperatura a 150&nbsp;[[Kelvin|K]] mantendo a presión constante.

=== Presión dun gas ===
Na [[teoría cinética]], a [[presión]] dun gas explícase como o resultado macroscópico das forzas implicadas nas colisións das moléculas do gas coas paredes do contedor. A presión pode definirse polo tanto facendo referencia ás propiedades microscópicas do gas.

En efecto, para un gas ideal con ''N'' moléculas, cada unha de [[masa]] ''m'' e que se moven cunha velocidade aleatoria media ''v<sub>rms</sub>'' contido nun volume ''V'', as partículas do gas impactan coas paredes do recipiente dunha maneira que pode calcularse de estatisticamente intercambiando [[cantidade de movemento|momento linear]] coas paredes en cada choque e efectuando unha [[forza]] neta por unidade de [[área]], que é a presión exercida polo gas sobre a superficie sólida.

A presión pode calcularse como:

<math>P = {Nmv_{rms}^2 \over 3V} </math> (gas ideal)

Este resultado é interesante e significativo non só por ofrecer unha forma de calcular a presión dun gas senón tamén porque relaciona unha variable macroscópica observable, a presión, coa [[enerxía cinética]] media por molécula, ''1/2 mv<sub>rms</sub>²'', que é unha magnitude microscópica non observable directamente. O produto da presión polo volume do recipiente é dous terzos da enerxía cinética total das moléculas de gas contidas.

== Véxase tamén ==
{{Commonscat}}
{{Galizionario|gas}}
=== Outros artigos ===
* [[Biogás]]
* [[Gas natural]]
* [[Gas nobre]]
* [[Cambio de estado]]
{{Estados da materia}}
{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Estados da materia]]
[[Categoría:Artigos que toda Wikipedia debería ter (Ciencia)]]