Vad är en idealisk gas?
En idealisk gas är ett teoretiskt material som används av fysiker i sannolikhetsteorianalys. Idealisk gas består av molekyler som studsar av varandra utan att annars interagera alls. Det finns inga krafter av attraktion eller repulsion mellan molekylerna, och ingen energi går förlorad under kollisionerna. Idealiska gaser kan beskrivas fullständigt med deras volym, densitet och temperatur.
Statens ekvation för en idealisk gas, allmänt känd som den ideala gaslagen, är PV = NKT. I ekvationen är n antalet molekyler och k är Boltzmanns konstant, vilket är lika med cirka 1,4 x 10 -23 joules per Kelvin. Det som vanligtvis är viktigare är att tryck och volym är omvänt proportionella och var och en är proportionell mot temperaturen. Detta innebär till exempel att om trycket fördubblas medan temperaturen hålls konstant, måste gasvolymen halveras; Om gasvolymen fördubblas medan trycket hålls konstant måste temperaturen också fördubblas. IDe flesta exempel, antalet molekyler i gasen anses vara konstant.
Naturligtvis är detta bara en approximation. Kollisioner mellan gasmolekyler är inte helt elastiska, viss energi går förlorad och elektrostatiska krafter mellan gasmolekyler finns. Men i de flesta vardagliga situationer approximer den ideala gaslagen nära det faktiska beteendet hos gaser. Även om det inte används för att utföra beräkningar, kan du hålla förhållandena mellan tryck, volym och temperatur i åtanke hjälpa en forskare att förstå ett gasbeteende intuitivt.
Den ideala gaslagen är ofta den första ekvationen som människor lär sig när de studerar gaser i en introduktionsfysik eller kemi. Van der Waals ekvation, som inkluderar några mindre korrigeringar av den ideala gaslagens grundläggande antaganden, undervisas också i många inledande kurser. I praktiken är dock korrigeringen så liten att om omIdeal gaslag är inte tillräckligt korrekt för en given ansökan, van der Waals ekvation kommer inte att vara tillräckligt bra heller.
Som i de flesta av termodynamiken antas också idealisk gas vara i ett jämviktstillstånd. Detta antagande är tydligt falskt om trycket, volymen eller temperaturen förändras; Om dessa variabler förändras långsamt, ett tillstånd som kallas kvasi statisk jämvikt, kan felet dock vara acceptabelt litet. Att ge upp antagandet om kvasi statisk jämvikt innebär att lämna termodynamik bakom den mer komplicerade världen av statistisk fysik.