理想气体状态方程是建立在玻意耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等定律的基础上,由法国科学家伯诺瓦·保罗·埃米尔·克拉佩龙(Benoit Pierre Emile Clapeyron)于1834年提出,故又被称为克拉佩龙方程,即。[5][7]为气体的压力(Pa);为气体的体积(m3);为气体的物质的量(mol);为气体的热力学温度(K);为摩尔气体常数(Pa·m3·mol-1·K)。[8]理想气体是实际气体的一个抽象化模型。宏观上讲,当密度不太高、在压强不太大(与大气压相比)及温度不太低(与室温相比),能够严格遵从三个实验定律(即玻意耳—马略特定律、盖-吕萨克定律和查理定律)的气体定义为理想气体。[9][10]当实际气体偏离理想气体行为时,理想气体状态方程需要修正,如用压缩因子和范德华方程进行修正。[11] 理想气体状态方程的应用有很多,不管是在理论研究,还是在实际应用中。如通过理想气体状态方程揭示温度的微观本质;[12]可以用于刻画气体平衡态示意图,从而分析平衡变化过程中各物理量的改变;[13]可以用于描述天体其内部的温度、密度以及压强之间的关系;[14]在工业检测中,可以用于测量气体的密度。[15] 相关历史
17~18世纪之间,人们通过大量实验,发现在平衡状态(平衡状态是指,一定范围内的气体,在不受该范围以外物质影响的条件下,其压力、温度、比体积等参数保持不变的状态)下,气体的压力、温度和比体积之间存在着一定的依赖关系,从而建立了一系列经验定律。[7]