Un gas ideal

El primer modelo físico con el que se topan en su vida la mayoría de personas es el gas ideal. Se trata de la suposición estrella de muchos problemas de la asignatura de Física y Química, un modelo que permite entender de una forma muy simplificada el comportamiento de numerosos gases. Por ello, dado su carácter fundamental entre los estudiantes, vamos a intentar comprenderlo de una forma mejor, desde varios enfoques.

En primer lugar, ¿qué es un gas ideal? Sabemos que un gas es uno de los estados de la materia en los que se puede presentar cualquier sustancia. Los ejemplos más conocidos son los que nos rodean y suponen parte fundamental de nuestra vida (nunca mejor dicho): el oxígeno, el nitrógeno o el dióxido de carbono. Compuestos que a temperatura ambiente presentan aspecto y comportamiento gaseoso, pero ¿qué quiere decir? Las sustancias están formadas por moléculas, las cuales pueden estar más o menos unidas dependiendo de su estado. Si es gaseoso, las partículas que forman el gas apenas interaccionarán entre ellas, permitiéndole expandirse por todo el volumen que ocupe y siendo altamente comprensibles. Sin embargo, para pequeñas cantidades de gas, estamos hablando de un número gigantesco de entidades. Entorno a 10^23 partículas, entorno al Número de Avogadro. Una inmensidad que para estudiar por completo sería necesario visualizar una a una, atendiendo al movimiento de cada individuo. Afortunadamente, para ahorrarnos este trabajo, existe la Física Estadística, pudiendo atender no a cada partícula, sino al conjunto de estas. Y, aunque en este caso sigue siendo bastante complicada la tarea, también tenemos otras hipótesis que nos permiten simplificarlo aún más. Presentamos entonces al gas ideal.

A grandes rasgos, el gas ideal es una simplificación de una sustancia gaseosa compuesta por partículas puntuales que no interaccionan entre sí. Con estas dos ideas, suponiendo que las moléculas del gas no ocupan espacio y no interactúan entre sí, la ecuación para describir su comportamiento se simplifica muchísimo, permitiendo una comprensión más rápida de este. Así, con un modelo tan simple y a la vez fascinante como este, se pueden estudiar gran variedad de gases, ya que el principal atractivo de este es que describe el comportamiento de multitud de sustancias en condiciones normales de presión y temperatura.

Las aplicaciones de la ecuación del gas ideal son inmediatas. Aunque su expresión matemática no es excesivamente compleja, permite calcular cualquiera de las magnitudes características que definen el estado de un gas obteniendo el resto de valores. Por ejemplo, conociendo número de moles, temperatura y presión, determinar el volumen es sencillo. Al igual que en todas las combinaciones restantes. Tal como se comentó antes, la principal utilidad del gas ideal es que, aunque las hipótesis que plantea están lejos de ser ciertas, sus resultados se ajustan muy bien a la realidad de muchísimos gases (sobre todos los más comunes) y permiten estudiarlos sin demasiadas complicaciones. 

Un modelo que es un claro ejemplo de cómo estos actúan en el caso de la Física. Tomando unas ideas que dentro de lo que cabe pueden ser consideradas, simplificamos la realidad hasta el punto de poder ser interpretada por una única ecuación. Una ecuación que nos da multitud de información estudiando un gas falso, un gas irreal, pero cuyo comportamiento es idéntico al de los que tenemos a nuestro alrededor. Estudiamos la falsedad para interpretar la realidad.