理想気体

🧠 理想気体ideal gas理想気体（ideal gas）ideal gas（理想気体）は、粒子自身の体積と粒子間相互作用を無視neglect無視（neglect）neglect（無視）して、気体の巨視的状態macrostate巨視的状態（macrostate）macrostate（巨視的状態）を単純化したモデルである。

理想気体近似

十分希薄rarefaction希薄（rarefaction）rarefaction（希薄）な気体では圧力、体積、温度、物質量の関係を理想気体ideal gas理想気体（ideal gas）ideal gas（理想気体）の法則で近似できる。

状態方程式van der Waals equation状態方程式（van der Waals equation）van der Waals equation（状態方程式）を分子衝突から説明する微視的根拠は、気体分子運動論kinetic gas theory気体分子運動論（kinetic gas theory）kinetic gas theory（気体分子運動論）で導く。

flowchart TD
  A["多数の自由粒子"]
  B["壁との衝突で圧力"]
  C["状態量が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ideal gas'>理想気体</span>の法則で結ばれる"]
  A --> B
  B --> C

状態方程式

$n$は物質量、$N$は粒子数、$R=N_Ak_B$。温度は絶対温度を用いる。

近似が成り立つ条件

同じ現象を巨視的macroscopic巨視的（macroscopic）macroscopic（巨視的）な状態量と法則で記述する枠組みは、熱力学の基礎I―系の種類で整理する。

• ボイルの法則Boyle's lawボイルの法則（Boyle's law）Boyle's law（ボイルの法則）（Boyle law）は一定Tで$p∝1/V$。
• シャルルの法則Charles's lawシャルルの法則（Charles's law）Charles's law（シャルルの法則）（Charles law）は一定pで$V∝T$。
• 内部エネルギーinternal energy内部エネルギー（internal energy）internal energy（内部エネルギー）は単原子理想気体monatomic ideal gas単原子理想気体（monatomic ideal gas）monatomic ideal gas（単原子理想気体）で温度だけに依存。

生体・医学での解釈

肺胞気alveolar gas肺胞気（alveolar gas）alveolar gas（肺胞気）体や希薄rarefaction希薄（rarefaction）rarefaction（希薄）な混合気体の近似、分圧の理解に使う。

まとめ

• 理想気体ideal gas理想気体（ideal gas）ideal gas（理想気体）は、粒子自身の体積と粒子間相互作用を無視neglect無視（neglect）neglect（無視）することで、気体の巨視的状態macrostate巨視的状態（macrostate）macrostate（巨視的状態）を単純化したモデル。
• ボイルの法則Boyle's lawボイルの法則（Boyle's law）Boyle's law（ボイルの法則）は一定Tで$p∝1/V$。
• 肺胞気alveolar gas肺胞気（alveolar gas）alveolar gas（肺胞気）体や希薄rarefaction希薄（rarefaction）rarefaction（希薄）な混合気体の近似、分圧の理解に使う。