理想氣體

理想氣體 (Ideal gas)
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

在日常生活中，我們以宏觀的視野觀察物體的壓力、體積、溫度…等等的現象，若要探求這些現象的成因，勢必得瞭解物體內部的微觀世界。就氣體而言，我們以牛頓力學套用在原子或分子的運動上，再以統計的方式將微觀的分子運動來解釋以宏觀觀察到的氣體壓力、溫度等所隱含的意義，因此這些方法必須建立在理想狀況的氣體上，我們稱之為理想氣體(Ideal gas)。

理想氣體是假想的氣體，其特性為：

(1)氣體分子間的碰撞及與容器器壁間的碰撞皆為完全彈性碰撞，且氣體分子間無作用力，因此在兩次碰撞之間分子作等速運動。
(2)氣體分子本身不佔有體積。

由於真實氣體本身佔有體積，且分子間存在作用力，因此理想氣體並不存在。但是，在高溫時，分子的運動速率快，兩個分子碰撞時間非常短暫，所以分子間之引力可忽略；在低壓時，氣體分子本身體積與氣體佔有空間的體積相比，氣體本身佔有的體積可忽略。所以雖然理想氣體並不存在，但若真實氣體在低壓、高溫的狀態下，其性質也可將之視為理想氣體。

除了高溫、低壓的條件外，不容易液化、凝華的氣體也很接近理想氣體。其中最接近理想氣體的氣體為氦氣，由於氦氣分子本身不但體積小，相互之間的作用力也小，是所有氣體中最難液化的（沸點為4K），因此它是所有真實氣體中最接近理想氣體的條件。

由於理想氣體方程式的簡單性，不但自己本身結構簡單，應用到氣體的巨觀性質，也很容易，因此理想氣體的觀念可以讓我們瞭解真實氣體的極限行為。

參考資料

http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas