Бывает ли в жизни что-то идеальное? Идеальные отношения? Идеальные результаты? Это все вещи абстрактные, на них как посмотреть. А вот идеальный газ – штука вполне конкретная, с критериями.
Идеальный газ – это такой газ, частицы которого не взаимодействуют между собой, а только со стенками сосуда, в котором находятся.
В 1834 г. французский физик Бенуа Клапейрон вывел уравнение, описывавшее, как связаны между собой давление, объем и температура идеального газа. Умножаем давление на объем и получаем температуру с некоторым поправочным коэффициентом.
У Клапейрона этот коэффициент надо было высчитывать для заданного количества конкретного газа в отдельности. Затем в 1874 г. Менделеев, вооружившись законом Авогадро, преобразовал уравнение Клапейрона для одного моля любого газа. Таким образом уравнение Клапейрона стало работать универсально для любых газов с количеством частиц один моль.
Поправочный коэффициент у Менделеева стал одним и тем же для всех газов и поэтому его назвали универсальной газовой постоянной R. А уравнение стало называться уравнением Клапейрона-Менделеева.
Замечательность уравнения была в том, что оно было наиболее общим уравнением состояния, описывающим поведение идеального газа. Из этого уравнения можно вывести уравнения Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и закон Шарля, все из которых достойны отдельного упоминания.
Теперь вопрос: на кой это все нужно, раз в жизни ничего идеального не бывает? Пусть идеального и не бывает, зато бывают условия, приближенные к идеальным.
Уравнение идеального газа применимо к реальному при условии низкого давления и малой плотности. В этих условиях погрешность расчётов не превышает 1–5%, что допустимо для многих технических задач (например, расчёт горения топлива, вентиляционные системы, газодинамика в печах).