Variáveis e Equações de Estado

O estado físico de uma substância pura é definido pelo volume V, pressão p, temperatura T e quantidade de uma substância n.

Essas variáveis de estado são categorizadas como extensivas, que diminuem quando uma amostra é dividida, ou intensivas, que permanecem constantes independentemente do tamanho da amostra.

Essas variáveis estão interligadas por uma equação chamada equação de estado; qualquer alteração em uma das grandezas físicas altera as outras.

Por exemplo, considere um cilindro de gás com certa pressão inicial e volume em temperatura ambiente. Aquecer o cilindro de gás aumenta a energia das moléculas de gás, fazendo com que colidam com mais frequência e com maior força. Isso aumenta a pressão nas paredes do recipiente, podendo causar ruptura em temperaturas suficientemente altas.

Para gases ideais, essa relação é expressa pela equação do gás ideal, onde o tamanho molecular e as interações intermoleculares são negligenciados. Para uma dada quantidade de gás, fixar quaisquer duas variáveis automaticamente define a terceira.

No entanto, gases reais exigem equações mais complexas, como a equação de van der Waals, para acomodar forças intermoleculares e tamanhos moleculares reais.