ideal gas

En ideal gas er en teoretisk model for en gas, hvor man antager, at de enkelte gasmolekyler ikke påvirker hinanden gennem intermolekylære kræfter, og at de optager uendelig lille plads i forhold til det samlede gasvolumen. En ideal gas udgør derfor en stærkt forenklet, men matematisk præcis, model for virkelige gasser.

For en klassisk ideal gas gælder tilstandsligningen,

\(pV=nRT,\)

hvor \(p\) er trykket, \(V\) volumen, \(n\) stofmængden, \(T\) den absolutte temperatur, og \(R\) gaskonstanten. Ligningen følger af, at gasmolekylerne bevæger sig frit og tilfældigt og udelukkende kolliderer elastisk med vægge og hinanden. Den kinetiske gasteori forbinder den makroskopiske temperatur med den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylerne.

I praksis findes der ingen fuldstændigt ideele gasser, men mange gasser nærmer sig ideel opførsel under passende betingelser. Særligt ædelgasser (fx helium, neon og argon), som har lukkede elektronskaller og derfor meget svage indbyrdes bindinger, følger tilstandsligningen for en ideal gas med høj præcision. For alle gasser gælder det, at adfærden bliver mere ideel ved høje temperaturer (hvor molekylernes kinetiske energi dominerer over vekselvirkningerne) og lave tryk (hvor molekylerne er langt fra hinanden).

Afvigelser fra ideal gas beskrives af mere avancerede modeller såsom van der Waals-ligningen og numeriske tilstandsligninger. Disse tager hensyn til både molekylernes endelige størrelse og de svage tiltræknings- og frastødningskræfter, som bliver betydelige ved høje tryk og lave temperaturer.

Den ideale gasmodel er vigtig i termodynamik og statistisk fysik og fungerer som reference for mere realistiske teorier om gassers egenskaber.