理想气体

研究气体性质的一个物理模型
理想气体(ideal gas[1])是一种经过科学抽象的气体模型,假设气体分子只有质量而不占有体积且气体分子间没有作用力的气体。[7][2]在通常温度和压强下实际气体可以近似当作理想气体处理。[8]理想气体有适用范围,温度越高,压力越低,气体的性质就越接近理想气体的性质。在相对液化状态来说,气体温度越高,压力越低,离液化状态越远,越接近理想气体。[9]
十七世纪,生产的发展促使人们去研究气体的性质,寻找压力、温度和体积的关系,提出了波义耳定律、波义耳定律和查理定律等内容。[10]1949年奥托·雷德利希(Otto Redlich)和美国华裔学者约瑟夫·[kuàng](Joseph Neng Shun Kwong)提出了RK方程,用于近似的描述真实气体行为。[11]
理想气体的概念非常有用,因为它服从理想气体定律(玻–马定律、盖·吕萨克定律和查理定律)和简化的状态方程(理想气体状态方程和焦耳内能定律)。[6][12]虽然完全理想气体并不存在,但在常温常压下,很多不易液化的气体都符合理想气体的假设条件,即气体分子的体积和分子间的相互作用可以忽略不计。例如,空气、氨气、氢气氧气氮气等,在常温常压下,这些气体都可以视为理想气体。[2]同时金属中的价电子与也可以与理想气体类比,得出金属自由电子气理论。[4]

简史

在很久之前人们就认识到气体的可压缩性,并将此性质应用于冶金铸造业生产中,制造出了鼓风机和抽气机。但当时人们还不能定量地研究气体的压力、温度和体积三者间的相互关系。[10]直到1654年,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克在马德堡市进行了著名的“马拉铜球”实验,证明了大气压强的存在,这项实验也被称作“马德堡半球实验”。[13]