일반 기체 방정식이라고도 불리는 이상 기체의 법칙은 가상적 이상 기체의 상태 방정식입니다. 이것은 몇 가지 제한이 있지만, 많은 조건 하에서의 많은 가스 거동의 적절한 근사입니다. 1834년 베노트 폴 에마일 클라페론에 의해 경험적 보일의 법칙, 찰스의 법칙, 아보가드로의 법칙, 게이 루삭의 법칙의 조합으로 처음 기술되었다. 이상적인 가스법은 종종 경험적인 형태로 쓰여진다.
여기서 P, V 및 T는 압력, 부피 및 온도입니다. n은 물질의 양입니다. R은 이상적인 가스 상수입니다. 또한 1856년 아우구스트 클레이니그와 1857년 루돌프 클라우시우스에 의해 달성 된 (일견 독립해 보이는) 현미경 운동이론에서 파생될 수도 있다.
기본적으로 특정 프로세스의 이상적인 가스 방정식을 간략화했기 때문에 수치적인 방법을 사용하여 이 방정식을 쉽게 풀 수 있습니다.
열역학적 과정은 상태 1에서 상태 2로 이동하는 시스템으로 정의되며 상태 번호는 첨자로 나타납니다. 표의 첫 번째 열에 나타나듯이 기본적인 열역학적 프로세스는 프로세스 전체에서 가스 특성(P, V, T, S, 또는 H) 중 하나가 일정하도록 정의되어 있습니다.
특정 열역학적 프로세스의 경우 특정 프로세스의 범위를 지정하려면 특성 비율("이미 알고 있는 비율"이라는 열 아래에 표시됨) 중 하나를 직간접적으로 지정해야 합니다. 또한 비율이 알려진 속성은 앞줄에서 일정하게 유지되고 있는 속성과 구별해야 합니다(그렇지 않으면 비율은 통일성이며 가스 법칙 방정식을 단순화하기 위해 충분한 정보를 이용할 수 없습니다).
마지막 세 열에서 상태 2 속성(p, V 또는 T)은 목록된 방정식을 사용하여 상태 1 속성에서 계산할 수 있습니다.
등엔트로피법에서는 시스템엔트로피(S)는 일정하다. 이러한 조건 하에서 p1 V1 p=p2 V2, 이며 gas는 열용량비로 정의되어 열적으로 완전한 기체에 대하여 일정하다. 베타 값은 질소(N2)나 산소(O2)와 같은 2원자성 가스(99%의 2원자성 공기)의 경우 일반적으로 1.4이다. 또한 β는 통상 헬륨(He)이나 아르곤(Ar)과 같은 단원자가스에 대해 1.6이다. 내연기관의 β는 구성가스나 온도에 따라 1.35~1.15 사이에서 변화한다.
이소엔탈픽법에서는 시스템엔탈피(H)는 일정하다. 이상적인 기체 자유 팽창의 경우 분자 상호작용은 없으며 온도는 일정하게 유지된다. 실제 가스의 경우 분자는 온도와 압력에 의해 인력 또는 반발을 통해 상호작용하며 가열 또는 냉각이 발생합니다. 이것은 쥬르로 알려져 있습니다.톰슨 효과. 참고로 줄-실온과 해수면 공기의 톰슨 계수 efficient JT는 0.22℃/바이다.
여기서 주어진 상태 방정식(PV=nRT)은 이상적인 가스에만 적용되거나 이상적인 가스와 같이 충분히 작용하는 실제 가스에 근사하기 위해 적용된다. 사실 상태 방정식에는 많은 다른 형식이 있습니다. 이상적인 기체법은 분자 크기와 분자 간 흡인력 모두를 무시하기 때문에 고온 저압 단원자가스에 가장 정확합니다. 인접한 분자 간의 평균 거리가 분자 크기보다 훨씬 커지기 때문에 분자 크기의 무시는 저밀도, 즉 저압에서 더 큰 부피에서 중요하지 않게 됩니다. 분자 간 인력의 상대적인 중요성은 열운동 에너지의 증가, 즉 온도의 증가와 함께 감소합니다. 반데르발스 방정식과 같은 보다 상세한 상태 방정식은 분자 크기와 분자 간력에 기인하는 이상으로부터의 일탈을 설명합니다.
이상적인 가스 법칙 도출로 이어진 경험 법칙은 가스 상태 변수를 2개만 바꿔 하나씩 일정하게 유지하는 실험에서 발견됐다.
이상적인 가스 법칙을 도출하기 위해서는 6가지 식을 모두 알 필요가 없습니다.세 가지를 알고 있으면 나머지 식을 도출하거나 다른 하나를 도출해서 이상적인 가스 법칙을 얻을 수 있습니다.4개가 필요합니다.
각각의 식은 그 식에 포함되는 상태 변수만이 변화하고 다른 (기체의 성질이지만, 그 식에 명시적으로 기재되어 있지 않은) 다른 변수가 일정한 상태일 경우에만 이루어지기 때문에 대수를 단순히 사용하여 그것들을 모두 직접 조합할 수는 없습니다. 이것이 이유입니다:보일은 N과 T를 일정하게 유지하면서 실험을 했기 때문에 이를 고려해야 합니다(마찬가지 실험은 일정한 파라미터를 유지하고 이를 도출에 고려해야 합니다).
이것을 염두에 두고, 도출을 올바르게 진행시키기 위해서는, (실험에서 행해진 것처럼) 한번에 하나의 프로세스로 가스가 변화하는 것을 상상하지 않으면 안 된다.