При изучении вещества приходится иметь дело с системами, содержащими огромное число элементов. В 1 см

. Идеальный газ

Простейшей моделью, описывающей газы, является модель идеального газа. В этой модели делаются следующие предположения:

) молекулы газа настолько удалены друг от друга, что взаимодействие между ними отсутствует;
) молекулы могут абсолютно упруго сталкиваться друг с другом и со стенками сосуда, в который они помещены;
) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал.
При не очень больших давлениях большинство газов ведут себя как идеальные. Более сложные процессы, например, превращение газа в жидкость в рамках идеального газа описать нельзя.
Для описания состояния газа обычно используются три параметра: объем, давление и температура. Опытным путем, еще до создания молеку4лярно-кинетической теории, был установлен ряд законов, описывающих движение идеальных газов. Рассмотрим эти законы.
Закон Авогадро: Моль любого газа при фиксированных значениях давления и температуры имеет один и тот же объем. При нормальных условиях этот объем равен 22,41·10^-3 м³/моль. Число молекул в одном моле вещества называют числом Авогадро (постоянная Авогадро):


1/моль.

Закон Дальтона: Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов:

.

Отметим, что парциальным давлением газа смеси называется давление, которое оказывал бы один этот газ, если бы он занимал тот же объем при той же температуре.

Уравнением состояния газа называется уравнение, устанавливающее связь между параметрами Р, V и Т. Используя полученные из опыта соотношения для идеального газа, Б. Клапейрон получил соответствующее уравнение состояния газа


.

Записанное выражение называют уравнением Клапейрона.

Входящая сюда величина В изменяется при изменении количества газа. Менделеев записал уравнение Клапейрона для одного моля газа


.

Здесь V_m - объем одного моля газа, который, согласно закону Авогадро, является постоянной величиной. Величину R называют молярной газовой постоянной или просто газовой постоянной, ее числовое значение R=8,31 Дж/моль·К. Само уравнение

называют уравнением Клапейрона-Менделеева.

Молярной массой вещества называется масса одного моля вещества. Если т - масса всего вещества, а μ - масса одного моля, то число молей определяется формулой


.

Объем ν молей вещества и уравнение Клапейрона-Менделеева можно записать в виде

.

Постоянной Больцмана называется величина

Дж/К.

Запишем уравнение состояния для одного моля, выражая давление через температуру и концентрацию молекул:

,

где - концентрация молекул (число молекул в единице объема).