Di WD Johnson Aggiornato il 24 marzo 2022
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I gas erano un enigma per i primi scienziati, sconcertati dalla loro libertà di movimento e dall’apparente assenza di gravità rispetto ai liquidi e ai solidi. Fu solo nel XVII secolo che i gas furono riconosciuti come uno stato distinto della materia. Uno studio successivo ha rivelato proprietà coerenti che definiscono i gas, tutte derivanti dal fatto che le particelle di gas hanno molto più spazio per muoversi liberamente rispetto alle particelle nei solidi o nei liquidi.
I gas sono costituiti da molecole disperse in un dato volume, il che li rende meno densi rispetto alle loro controparti solide o liquide. Questa bassa densità garantisce fluidità ai gas, consentendo alle particelle di muoversi rapidamente e in modo casuale l'una accanto all'altra, espandendosi o contraendosi senza un posizionamento fisso. Le grandi distanze medie tra le molecole fanno sì che le interazioni intermolecolari raramente impediscano il movimento.
I gas non hanno una forma o un volume fissi. Il loro movimento molecolare casuale consente loro di espandersi o contrarsi per occupare l'intero volume del contenitore che riempiono. Pertanto, il volume di un gas è definito dallo spazio disponibile nel suo contenitore. Inoltre, i gas rispondono in modo prevedibile ai cambiamenti di temperatura e pressione, espandendosi o contraendosi di conseguenza.
Poiché le molecole di gas sono distanziate tra loro, i gas sono comprimibili:la pressione può spingerli in spazi più ristretti. Al contrario, sono anche altamente espandibili, riempiendo qualsiasi contenitore occupino. Questa dualità è alla base di molti processi industriali e naturali.
L'ampio spazio tra le molecole del gas consente ai diversi gas di mescolarsi rapidamente, formando una miscela omogenea per diffusione.
Il movimento costante delle molecole di gas crea pressione (forza per unità di area) sulle pareti del contenitore. La pressione dipende dalla quantità di gas, dal volume che occupa, dalla temperatura e dalle condizioni di pressione esterna.
