Ideales Gas

Ein ideales Gas ist eine in der Physik gebräuchliche Modellvorstellung, um das Verhalten eines realen Gases in guter Näherung zu beschreiben. Nach diesem Modell besteht ein Gas aus einer großen Anzahl thermisch bewegter ausdehnungsloser Massepunkte, die ausschließlich durch harte elastische Stöße untereinander und mit den Wänden des Gasbehälters in Wechselwirkung treten.

Zur mathematischen Beschreibung eines idealen Gases dient die universelle Gasgleichung, genauer gesagt die thermische Zustandsgleichung idealer Gase. Sie vereinigt alle empirisch gefundenen Gasgesetze in einer Gleichung und beschreibt den Zustand eines idealen Gases mittels der Zustandsgrößen Druck $LaTeX: p$ , Volumen $LaTeX: V$ , Temperatur $LaTeX: T$ und Stoffmenge $LaTeX: n$ bzw. Teilchenzahl $LaTeX: N$ bzw. Masse $LaTeX: m$ . Sie wird üblicherweise in folgender Form angeschrieben:

$LaTeX: p\cdot V = n\cdot R\cdot T$

Darin ist $LaTeX: R$ die auf ein Mol des Gases bezogene universelle Gaskonstante (auch allgemeine Gaskonstante oder molare Gaskonstante). Sie ergibt sich aus dem Produkt der Avogadro-Konstante (N_A) und der Boltzmann-Konstante (k_B). Da deren Werte nach dem Beschluss der Generalkonferenz für Maß und Gewicht am 20. Mai 2019 genau festgelegt wurden, ist auch der Wert für die Gaskonstante exakt definiert:

$LaTeX: R = 6{,}022\;140\;76 /\mathrm{mol} \cdot 1{,}380\;649 \ \mathrm{J/K}= 8{,}314\;462\;618\;153\;24\;\; \mathrm{J/(K\,mol)}$

Die für ein bestimmtes Gas charakteristische spezifische Gaskonstante $LaTeX: R_s$ oder $LaTeX: R_{spez}$ (auch individuelle Gaskonstante $LaTeX: R_i$ ) erhält man durch Division der universellen Gaskonstante $LaTeX: R$ durch die molare Masse $LaTeX: M$ des betreffenden Gases: