이상적인 가스 란?

이상적인 기체는 물리학자가 확률 이론 분석에서 사용하는 이론적 물질 상태입니다. 이상적인 가스는 전혀 상호 작용하지 않고 서로 튀어 오르는 분자로 구성됩니다. 분자 사이에 인력이나 반발력이 없으며 충돌 중에 에너지가 손실되지 않습니다. 이상적인 가스는 부피, 밀도 및 온도로 완전히 설명 할 수 있습니다.

이상적인 가스 법칙으로 알려진 이상적인 가스의 상태 방정식은 PV = NkT입니다. 방정식에서, N은 분자의 수이고 k는 볼츠만 상수이며, 이는 켈빈 당 약 1.4 x ^10-23 줄과 같습니다. 일반적으로 더 중요한 것은 압력과 부피가 반비례하고 각각 온도에 비례한다는 것입니다. 예를 들어 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 두 배로 늘리면 가스의 양이 절반으로 줄어 듭니다. 압력을 일정하게 유지하면서 기체의 부피가 두 배가되면 온도도 두 배가되어야합니다. 대부분의 예에서, 가스의 분자 수는 일정하다고 간주됩니다.

물론 이것은 근사치 일뿐입니다. 가스 분자 사이의 충돌은 완벽하게 탄성이없고, 일부 에너지가 손실되며, 가스 분자 사이의 정전기력이 존재합니다. 그러나 대부분의 일상 상황에서 이상적인 가스 법칙은 가스의 실제 행동과 거의 비슷합니다. 계산을 수행하는 데 사용되지 않더라도 압력, 체적 및 온도 간의 관계를 염두에두면 과학자가 가스의 행동을 직관적으로 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이상적인 가스 법칙은 종종 물리학 또는 화학 수업에서 가스를 연구 할 때 사람들이 배우는 첫 번째 방정식입니다. 이상적인 가스 법칙의 기본 가정에 대한 약간의 수정 사항을 포함하는 Van der Waal의 방정식은 많은 입문 과정에서도 진행됩니다. 그러나 실제로 보정이 너무 작아서 이상적인 가스 법칙이 주어진 응용에 대해 충분히 정확하지 않으면 Van der Waal의 방정식도 충분하지 않습니다.

대부분의 열역학에서와 같이 이상적인 기체는 평형 상태 인 것으로 가정합니다. 압력, 부피 또는 온도가 변할 경우이 가정은 명백히 거짓입니다. 그러나 이러한 변수가 준 정적 평형이라고하는 상태가 느리게 변경되는 경우 오류가 상당히 작을 수 있습니다. 준 정적 평형의 가정을 포기한다는 것은 더 복잡한 통계 물리학 세계에 열역학을 남겨 두는 것을 의미합니다.