Gaz monoatomic

În fizică și chimie un gaz monoatomic este un gaz în care atomii nu sunt legați unul de altul. În fizică aspectul esențial este că acești atomi se mișcă liber, fără a fi legați de alți atomi, în timp de în chimie aspectul esențial este că moleculele acestui gaz sunt formate dintr-un singur atom. Exemplele la temperatură și presiune standard sunt toate gazele nobile (heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon), deși la temperatură suficient de ridicată (sau presiune foarte scăzută) toate elementele chimice în fază gazoasă sunt monoatomice. Comportamentul termodinamic al unui gaz monoatomic este mult mai simplu în comparație cu gazele poliatomice, deoarece este lipsit de orice energie de rotație sau de vibrație.

Gaze nobile

Singurele elemente chimice formate din atomi unici stabili la temperatură și presiune standard sunt gazele nobile: heliul, neonul, argonul, kriptonul, xenonul și radonul. Gazele nobile au stratul de valență complet, făcându-le specii practic nereactive. Deși în decursul timpului aceste elemente au fost descrise ca fiind complet inerte, ulterior au fost sintetizați compuși chimici ai tuturor, cu excepția neonului și a heliului.

Proprietăți termodinamice

Într-un gaz monoatomic singura mișcare posibilă a unui atom este translația (excitația electronică nu este importantă la temperatura camerei). Astfel, conform Format:Ill-wd, energia cinetică a unui singur atom dintr-un gaz monoatomic la temperatura Format:Mvar' este dată de $\frac{3}{2}{k}_{\text{B}}T$, unde Format:Math este constanta Boltzmann. Un mol de atomi conține numărul lui Avogadro, $N_{\text{A}},$ de atomi, astfel încât energia unui mol de atomi dintr-un gaz monoatomic este $\frac{3}{2}{k}_{\text{B}}T{N}_{\text{A}}=\frac{3}{2}RT,$ unde Format:Mvar este constanta gazului.

Într-un proces adiabatic gazele monoatomice au un exponent adiabatic Format:Mvar idealizat Format:Math de 5/3, spre deosebire de 7/5 pentru gazele diatomice ideale la care contribuie și rotația (dar la temperatura camerei nu și vibrația). De asemenea, pentru gazele monoatomice ideale:

• capacitatea termică molară la presiune constantă, Format:Mvar este 5/2 R = 20,8 J/mol⋅K
• capacitatea termică molară la volum constant, Format:Mvar este 3/2 R = 12,5 J/mol⋅K