Vad är den ideala gaslagen?

Den ideala gaslagen är en ekvation som används i kemi för att beskriva beteendet hos en "ideal gas", en hypotetisk gasformig substans som rör sig slumpmässigt och inte interagerar med andra gaser. Ekvationen är formulerad som PV = nRT, vilket innebär att tryck gånger volym är lika med antalet mol gånger den ideala gasens konstant gånger temperatur. Den ideala gaslagen används vanligtvis med SI-systemet av enheter, så P är i Pascals, V är i kubikmeter, n är måttlös och representerar antalet mol, R är i joule dividerat med kelvins gånger mol och T är i kelvin. Lagen kan också ges som PV = NkT, med antalet partiklar (N) som ersätter antal mol och Boltzmann-konstanten ersätter den ideala gaskonstanten.

Ett viktigt element som de som arbetar med den ideala gaslagen måste förstå är att det bara fungerar i idealiserade, teoretiska situationer. Verkliga gaser interagerar med varandra och med sig själva i varierande grad, och dessa interaktioner minskar slumpmässigheten i rörelsen hos gaspartiklar. Vid låga temperaturer och högt tryck, till exempel, kommer de attraktiva krafterna mellan gaserna sannolikt att förändra sättet att gaserna beter sig. Vid tillräckligt låga temperaturer och höga tryck blir många gaser till och med vätskor, men den ideala gaslagen står inte för detta beteende.

Det finns olika användningsområden för den ideala gaslagen, men de involverar nästan alltid teoretiska situationer. Man kan använda den ideala gaslagen för att bestämma någon av de okända egenskaperna hos en ideal gas, förutsatt att man känner till resten av egenskaperna. Om till exempel trycket, antalet mol och temperatur är kända är det möjligt att beräkna volymen med enkel algebra. I vissa fall kan den ideala gaslagen användas i verkliga situationer, men endast med gaser vars beteenden följer lagen vid vissa temperatur- och tryckförhållanden, och även då kan den bara användas som en approximation.

Den ideala gaslagen undervisas vanligtvis i betydande detaljer i gymnasieskolor och universitetskemikalier. Studenter använder lagen för att lära sig grunderna för beräkning i kemi och är ofta skyldiga att göra flera enhetsomvandlingar innan de faktiskt tillämpar ekvationen. Lagen illustrerar också flera viktiga begrepp om beteenden hos gaser. Det visar till exempel att en ökning av trycket hos ett gasformigt system tenderar att motsvara en minskning i volym, och vice versa. Det är viktigt att förstå de visade förhållandena, även om ekvationen inte kan användas för exakta beräkningar om faktiska gasformiga system.