Идеальным газом называется такой газ, у которого отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами, и в котором пренебрегают размерами молекул. Все реальные газы при высоких температурах и малых давлениях можно практически считать как идеальные газы.
Уравнение состояния как для идеальных, так и для реальных газов описываются тремя параметрами.
Уравнение состояния идеального газа можно вывести из молекулярно-кинетической теории или из совместного рассмотрения законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака.
Это уравнение было выведено в 1834 г. французским физиком Клапейроном и для 1 кг массы газа имеет вид:
Р·υ = R·Т , (1.4)
где:
R - газовая постоянная; представляет работу 1 кг газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на 1 градус. Уравнение (1.4) называют термодинамическим уравнением состояния или характеристическим уравнением.
Для произвольного количества газа массой m уравнение состояния будет:
Р·V = m·R·Т . (1.5)
В 1874 г. Д.И.Менделеев, основываясь на законе Дальтона ("В равных объемах разных идеальных газов, находящихся при одинаковых температурах и давлениях, содержится одинаковое количество молекул"), предложил универсальное уравнение состояния для 1 кг газа, которое называют уравнением Клапейрона-Менделеева:
Р·υ = Rμ·Т/μ , (2.12)
где: μ - молярная (молекулярная) масса газа, (кг/кмоль); Rμ = 8314,20 Дж/кмоль (8,3142 кДж/кмоль) - универсальная газовая постоянная; представляет работу 1 кмоль идеального газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на 1 градус. Зная Rμ можно найти газовую постоянную R = Rμ/μ.
Для произвольной массы газа уравнение Клапейрона-Менделеева имеет вид:
Р·V = m·Rμ·Т/μ . (2.13)