Qu'est-ce qu'un gaz idéal?

Un gaz idéal est un état de matière théorique utilisé par les physiciens dans l'analyse de la théorie des probabilités.Le gaz idéal est composé de molécules qui rebondissent les unes des autres sans interagir autrement.Il n'y a pas de forces d'attraction ou de répulsion entre les molécules, et aucune énergie n'est perdue pendant les collisions.Les gaz idéaux peuvent être complètement décrits par leur volume, leur densité et leur température.

L'équation de l'État pour un gaz idéal, communément appelé la loi de gaz idéale, est PV ' NKT.Dans l'équation, n est le nombre de molécules et k est constant de Boltzmann, ce qui est égal à environ 1,4 x 10 ^-23 joules par kelvin.Ce qui est généralement plus important, c'est que la pression et le volume sont inversement proportionnels, et chacun est proportionnel à la température.Cela signifie, par exemple, que si la pression est doublée tandis que la température est maintenue constante, le volume du gaz doit faire de moitié;Si le volume du gaz est doublé pendant que la pression est maintenue constante, la température doit également doubler.Dans la plupart des exemples, le nombre de molécules dans le gaz est considéré comme constant.

Bien sûr, ce n'est qu'une approximation.Les collisions entre les molécules de gaz ne sont pas parfaitement élastiques, une certaine énergie est perdue et les forces électrostatiques entre les molécules de gaz existent.Mais dans la plupart des situations quotidiennes, la loi idéale sur le gaz se rapproche étroitement du comportement réel des gaz.Même s'il n'est pas utilisé pour effectuer des calculs, garder les relations entre la pression, le volume et la température à l'esprit peut aider un scientifique à comprendre un comportement de gaz intuitivement.

La loi idéale sur le gaz est souvent la première équation que les gens apprennent lors de l'étude des gazun cours de physique ou de chimie d'introduction.L'équation de van der Waals, qui comprend quelques corrections mineures aux hypothèses de base des lois sur le gaz idéales, est également enseignée dans de nombreux cours d'introduction.En pratique, cependant, la correction est si petite que si la loi de gaz idéale n'est pas suffisamment précise pour une application donnée, l'équation de van der Waals ne sera pas suffisamment bonne non plus.

Comme dans la plupart des thermodynamiques, le gaz idéal est également supposé êtredans un état d'équilibre.Cette hypothèse est clairement fausse si la pression, le volume ou la température changent;Si ces variables changent lentement, un état appelé équilibre quasi statique, l'erreur peut cependant être acceptable.Abandonner l'hypothèse d'équilibre quasi statique signifie laisser la thermodynamique pour le monde le plus compliqué de la physique statistique.