Gases reales: desviación del comportamiento ideal

Ya hemos pasado algún tiempo analizando la Ley  de los gases ideales y también hemos pensado   en escenarios en los que las cosas pueden ser  diferentes de lo que la Ley de los gases ideales   puede predecir. Lo que vamos a hacer en este  video es profundizar más en escenarios en los   que podríamos divergir un poco o quizá mucho  de la Ley de los gases ideales. Entonces tengo   tres escenarios aquí: en este primer escenario  tengo una alta temperatura y un gran volumen,   y ambos son realmente importantes porque, cuando  pensamos en que los gases se acercan al ideal,   es en esa situación en la que el volumen de las  partículas es insignificante con respecto al   volumen del contenedor, y al menos aquí parece que  ese podría ser el caso ya que tengo un volumen muy   grande. Esto no está dibujado a escala, dibujé las  partículas de este tamaño para que pudieras verlas   y la temperatura es alta. Esto nos ayuda a darnos  cuenta de que las interacciones intermoleculares   o atracciones entre las partículas quizá no sean  tan significativas, por lo tanto, en un escenario   de gran volumen y alta temperatura esto podría  estar bastante cerca de lo ideal. Ahora bien,   no será perfectamente ideal porque los gases  reales tienen cierto volumen y tienen algunas   interacciones intermoleculares. Pero ahora  cambiemos un poco las cosas, pasemos al mismo   volumen: aquí todavía estamos tratando con  un gran volumen, pero bajemos la temperatura,   la bajamos tanto que podemos ver que debido a  que la temperatura es proporcional a la energía   cinética promedio de las partículas, estas  flechas en promedio son un poco más pequeñas.   Digamos que bajamos la temperatura cerca del  punto de condensación. Recuerda: el punto de   condensación de un gas es cuando las moléculas se  atraen entre sí e incluso comienzan a agruparse.   Si imaginamos vapores de agua, aquí están  comenzando a convertirse en pequeñas gotas de   agua líquida porque se sienten muy atraídos entre  sí. Entonces, en esta situación donde acabamos   de bajar la temperatura, la Ley de los gases  ideales ya predice que si se mantiene todo lo   demás constante la presión bajará. Si despejamos  la presión, tendríamos que P = nRT / V. Entonces,   si sólo baja la temperatura, la Ley de los  gases ideales predice que su presión será menor,   pero en esta situación con un gas real, debido a  que estamos cerca de ese punto de condensación,   estos gases, estas partículas, se atraen cada vez  más entre sí, por lo tanto, es menos probable que   choquen con los lados del recipiente, o si  lo hacen lo harán con menos vigor. Entonces,   en esta situación, un gas real, debido a la  atracción intermolecular entre las partículas,   en realidad tendrá una presión más baja de  lo que puede predecir la Ley de los gases   ideales. La Ley de los gases ideales ya predice  que si baja la temperatura la presión disminuirá,   pero verás que para un gas real en este escenario  P es aún más baja. Ahora veamos otro escenario   en donde mantenemos la temperatura alta  que teníamos en el escenario original,   pero ahora tenemos un volumen pequeño. Quizá esta  parte superior del contenedor sea un pistón y lo   empujamos hacia abajo, así. Bueno, según la Ley de  los gases ideales si despejamos P nuevamente queda   que P = nRT / V, y si disminuyes el denominador  aquí aumentará el valor de toda la expresión,   por lo tanto, predice que tendrá una presión  más alta, que las partículas rebotarán en los   lados del recipiente con más frecuencia y  con más vigor. Pero si tenemos un volumen   realmente pequeño del contenedor, ya no podemos  suponer que el volumen de las partículas será   insignificante en comparación con el volumen del  contenedor, y así el volumen efectivo que tienen   las partículas para moverse es incluso más bajo  de lo que vemos en esta ecuación. Entonces estas   partículas tienen mucho menos espacio para  rebotar porque ocupan parte del espacio, por   lo que rebotarán en los lados del recipiente con  más frecuencia e incluso con más vigor. Entonces   aquí la presión para un gas real es incluso mayor  que la que predice la Ley de los gases ideales.