Gasgesetzen

Gasgesetze ist die Bezeichnung für eine Gruppe von Gesetzen, die das Verhalten idealisierter Gase in Abhängigkeit von Druck, Volumen, Temperatur und Stoffmenge beschreiben. Sie bilden die Grundlage der kinetischen Gastheorie und dienen der Vorhersage von Zustandsänderungen in Gasgemischen unter kontrollierten Bedingungen. Realweltliche Gase weichen jedoch bei hohen Drücken oder niedrigen Temperaturen von den idealisierten Beziehungen ab.

Zu den bekanntesten Gasgesetzen gehören das Boylesche Gesetz, das Charles' Gesetz, das Amontons-Gesetz und das Avogadros Gesetz. Das Boylesche Gesetz besagt, dass bei konstanter Temperatur und Stoffmenge das Produkt P V konstant ist (P ∝ 1/V). Das Charles' Gesetz zeigt, dass das Volumen bei konstantem Druck und Stoffmenge proportional zur Temperatur ist. Das Avogadros Gesetz besagt, dass das Volumen bei konstanter Temperatur und Druck proportional zur Stoffmenge ist. Aus diesen Beziehungen folgt das Kombinierte Gasgesetz und das ideale Gasgesetz PV = n R T, wobei R die Gaskonstante ist.

Das ideale Gasgesetz gilt unter der Annahme geringer Dichte, hoher Beweglichkeit der Teilchen und Vernachlässigung intermolekularer Kräfte sowie des realen Molekularvolumens. Realgase weichen besonders bei hohen Drücken oder niedrigen Temperaturen ab. Zur genaueren Beschreibung werden verbesserte Gleichungen wie die van-der-Waals-Gleichung verwendet, die Korrekturterm für Druck (a) und das Molekülvolumen (b) enthält: (P + a(n/V)^2)(V - nb) = n R T.

In der Praxis werden auch Standardbedingungen wie STP (0 °C, 1 bar) genutzt, um Vergleiche anzustellen. Anwendungen reichen von chemischen Gleichungen über Stoichiometrie bis hin zu technischen Prozessen in der Gas- und Umwelttechnik.