idealegaskenmerk

Ideale gaskenmerk is een theoretisch model in de thermodynamica dat de eigenschappen van een ideaal gas beschrijft. Het model gaat uit van moleculen als puntdeeltjes met geen eigen volume en zonder intermoleculaire krachten; botsingen tussen de moleculen zijn volledig elastisch. Onder deze aannames voldoet het gas aan de toestandsgelijking PV = nRT, waarbij P de druk, V het volume, n het aantal mol en T de temperatuur is.

Een kernkenmerk is dat de compressibiliteitsfactor Z = PV/RT doorgaans circa 1 is onder lage drukken en hoge temperaturen. De inwendige energie van een ideaal gas hangt af van temperatuur en niet van volume; voor een mono-atomair ideaal gas geldt U = (3/2)nRT en H = U + PV. De molaire warmtecapaciteiten Cv,m en Cp,m kunnen als constant worden behandeld: Cv,m = (f/2)R en Cp,m = Cv,m + R, met f het aantal vrijheidsgraden (bijvoorbeeld f = 3 voor monoatomair, f = 5 voor diatomair bij kamertemperatuur).

Toepassingen en beperkingen: het ideaal gaskenmerk vormt de basis van veel berekeningen in scheikunde en techniek, zoals berekeningen van mengsels, reacties en warmtebalans. In de praktijk ontstaan afwijkingen bij hoge druk of lage temperatuur; real-gassen worden doorgaans beschreven met modellen als de van der Waals-vergelijking of viriale uitdrukkingen. Mengsels volgen in de eerste orde de wetten van Dalton en Raoult in de ideale benadering; de totale druk is de som van partiële drukken en de molaire fracties bepalen de verhouding.

Geschiedenis: de ideeën achter het ideaal gaskenmerk ontstonden uit de combinatie van Boyle/Mariotte, Amontons en Avogadro in de 17e tot 19e eeuw, wat uiteindelijk leidde tot de algemene toestandsgelijking PV = nRT. Het model blijft een krachtige vereenvoudiging die veel berekeningen en ontwerpen mogelijk maakt, ondanks de beperkingen bij extreme condities.