Hvad er en ideel gas?
En ideel gas er en teoretisk stoftilstand, der anvendes af fysikere i analyse af sandsynlighedsteori. Den ideelle gas består af molekyler, der spretter ud af hinanden uden ellers at interagere overhovedet. Der er ingen kræfter af tiltrækning eller frastødning mellem molekylerne, og der mister ingen energi under kollisionerne. Ideelle gasser kan beskrives fuldstændigt ud fra deres volumen, densitet og temperatur.
Tilstandsligningen for en ideel gas, almindeligvis kendt som den ideelle gaslov, er PV = NkT. I ligningen er N antallet af molekyler, og k er Boltzmanns konstante, hvilket er lig med ca. 1,4 x 10-23 joule pr. Kelvin. Det, der normalt er vigtigere, er, at tryk og volumen er omvendt proportional, og at hver er proportional med temperaturen. Dette betyder for eksempel, at hvis trykket fordobles, mens temperaturen holdes konstant, så skal volumen af gassen halveres; hvis volumen af gassen fordobles, mens trykket holdes konstant, skal temperaturen også fordobles. I de fleste eksempler betragtes antallet af molekyler i gassen som konstant.
Selvfølgelig er dette bare en tilnærmelse. Kollisioner mellem gasmolekyler er ikke perfekt elastiske, nogle energi går tabt, og der findes elektrostatiske kræfter mellem gasmolekyler. Men i de fleste hverdagssituationer tilnærmer den ideelle gaslov sig tæt den faktiske opførsel af gasser. Selv hvis det ikke bruges til at udføre beregninger, kan det at hjælpe en videnskabsmand til at forstå en gasadfærd intuitivt ved at holde forholdet mellem tryk, volumen og temperatur i tankerne.
Den ideelle gaslov er ofte den første ligning, som folk lærer, når de studerer gasser i en introduktionsfysik eller kemiklasse. Van der Waal's ligning, der inkluderer et par mindre korrektioner af den ideelle gaslovs grundlæggende antagelser, undervises også i mange introduktionskurser. I praksis er korrektionen imidlertid så lille, at hvis den ideelle gaslov ikke er nøjagtig nok til en given anvendelse, er Van der Waal-ligningen heller ikke god nok.
Som i det meste af termodynamik antages ideel gas også at være i en ligevægtstilstand. Denne antagelse er helt klart forkert, hvis trykket, volumen eller temperaturen ændrer sig; hvis disse variabler ændrer sig langsomt, en tilstand kaldet kvasastatisk ligevægt, kan fejlen dog være acceptabel lille. At opgive antagelsen om kvasi-statisk ligevægt betyder at efterlade termodynamik for den mere komplicerede verden af statistisk fysik.