Vad är den idealiska gaslagen?

Den ideala gaslagen är en ekvation som används inom kemi för att beskriva beteendet hos en ”ideal gas”, en hypotetisk gasformig substans som rör sig slumpmässigt och inte interagerar med andra gaser. Ekvationen är formulerad som PV=nRT, vilket betyder att tryck gånger volym är lika med antal mol gånger den ideala gaskonstanten gånger temperaturen. Den ideala gaslagen används vanligtvis med SI-systemet av enheter, så P är i Pascal, V är i kubikmeter, n är dimensionslöst och representerar antalet mol, R är i joule dividerat med kelvin gånger mol, och T är i kelvins. Lagen kan också ges som PV=NkT, där antalet partiklar (N) ersätter antalet mol, och Boltzmann-konstanten ersätter den ideala gaskonstanten.

En viktig del som de som arbetar med idealgaslagen måste förstå är att den bara fungerar i idealiserade, teoretiska situationer. Verkliga gaser interagerar med varandra och med sig själva i varierande grad, och dessa interaktioner förringar slumpmässigheten i gaspartiklars rörelse. Vid låga temperaturer och höga tryck, till exempel, kommer attraktionskrafterna mellan gaser sannolikt att väsentligt förändra hur gaserna beter sig. Vid tillräckligt låga temperaturer och höga tryck blir många gaser till och med vätskor, men den ideala gaslagen tar inte hänsyn till detta beteende.

Det finns en mängd olika användningsområden för den ideala gaslagen, men de involverar nästan alltid teoretiska situationer. Man kan använda idealgaslagen för att bestämma vilken som helst av de okända egenskaperna hos en idealgas, förutsatt att man känner till resten av egenskaperna. Om till exempel trycket, antalet mol och temperaturen är kända, är det möjligt att beräkna volymen genom enkel algebra. I vissa fall kan den ideala gaslagen användas i verkliga situationer, men bara med gaser vars beteenden följer lagen vid vissa temperatur- och tryckförhållanden, och även då kan den endast användas som en approximation.

Den ideala gaslagen lärs vanligtvis ut i betydande detalj i allmänna kemiklasser på gymnasiet och college. Elever använder lagen för att lära sig grunderna för beräkning i kemi och är ofta skyldiga att göra flera enhetsomvandlingar innan de faktiskt tillämpar ekvationen. Lagen illustrerar också flera viktiga begrepp om gasernas beteende. Den visar till exempel att en ökning av trycket i ett gassystem tenderar att motsvara en minskning av volymen och vice versa. Det är viktigt att förstå de påvisade sambanden, även om ekvationen inte kan användas för exakta beräkningar av faktiska gassystem.