Wat is de ideale gaswet?
De ideale gaswet is een vergelijking die in de chemie wordt gebruikt om het gedrag van een 'ideaal gas' te beschrijven, een hypothetische gasvormige stof die willekeurig beweegt en geen interactie aangaat met andere gassen. De vergelijking is geformuleerd als PV = nRT, wat betekent dat de druk maal het volume gelijk is aan het aantal mol maal de ideale gasconstante maal de temperatuur. De ideale gaswet wordt meestal gebruikt met het SI-systeem van eenheden, dus P is in Pascals, V is in kubieke meter, n is dimensieloos en vertegenwoordigt het aantal mol, R is in joules gedeeld door Kelvin maal mol, en T is in kelvin. De wet kan ook worden gegeven als PV = NkT, waarbij het aantal deeltjes (N) het aantal mol vervangt en de Boltzmann-constante de ideale gasconstante vervangt.
Een belangrijk element dat degenen die met de ideale gaswet werken moeten begrijpen, is dat het alleen werkt in geïdealiseerde, theoretische situaties. Echte gassen interageren met elkaar en met zichzelf in verschillende mate, en die interacties doen afbreuk aan de willekeur van de beweging van gasdeeltjes. Bij lage temperaturen en hoge drukken, bijvoorbeeld, zullen de aantrekkelijke krachten tussen gassen waarschijnlijk de manier waarop de gassen zich gedragen aanzienlijk veranderen. Bij voldoende lage temperaturen en hoge drukken worden veel gassen zelfs vloeistoffen, maar de ideale gaswet houdt geen rekening met dit gedrag.
Er zijn verschillende toepassingen voor de ideale gaswet, maar ze houden bijna altijd theoretische situaties in. Men kan de ideale gaswet gebruiken om een van de onbekende eigenschappen van een ideaal gas te bepalen, ervan uitgaande dat men de rest van de eigenschappen kent. Als bijvoorbeeld de druk, het aantal mol en de temperatuur bekend zijn, is het mogelijk om het volume te berekenen via een eenvoudige algebra. In sommige gevallen kan de ideale gaswet worden gebruikt in reële situaties, maar alleen met gassen waarvan het gedrag de wet nauw volgt bij bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden, en zelfs dan kan deze alleen als benadering worden gebruikt.
De ideale gaswet wordt meestal gedetailleerd onderwezen in algemene scheikunde lessen op de middelbare school en hogeschool. Studenten gebruiken de wet om de basisprincipes van de scheikunde te leren en zijn vaak verplicht om meerdere eenheidsconversies te maken voordat ze de vergelijking daadwerkelijk toepassen. De wet illustreert ook verschillende belangrijke concepten over het gedrag van gassen. Het laat bijvoorbeeld zien dat een toename van de druk van een gasvormig systeem de neiging heeft overeen te komen met een afname van het volume en vice versa. Het is belangrijk om de aangetoonde relaties te begrijpen, zelfs als de vergelijking niet kan worden gebruikt voor nauwkeurige berekeningen over werkelijke gasvormige systemen.