Die Luft in einem Wasserball oder in einer Luftmatratze (Bild 1) hat
bei einer bestimmten Temperatur ein bestimmtes Volumen und einen bestimmten
Druck. Liegen ein solcher Ball oder eine Luftmatratze in der prallen Sonne,
so verändert sich die Temperatur der Luft in ihnen. Damit ändern
sich auch Volumen und Druck.
Allgemein wird der Zustand eines Gases durch die drei Größen
Druck, Volumen
und Temperatur beschrieben. Man nennt
sie deshalb auch Zustandsgrößen.
In vielen Fällen, z. B. bei den oben genannten Beispielen, ändern
sich Druck, Volumen und Temperatur eines Gases gleichzeitig. Die Zusammenhänge
werden mit einer Zustandsgleichung beschrieben. Da diese exakt nur für
das ideale Gas gilt, wird sie auch als Zustandsgleichung
für das ideale Gas bezeichnet. Man findet auch die Bezeichnungen
allgemeine Zustandsgleichung für
das ideale Gas oder thermische Zustandsgleichung.
Sie lautet:
Zwischen Druck p,
Volumen V und absoluter Temperatur T
des idealen Gases besteht folgender Zusammenhang:
Für ein reales Gas ist die Zustandsgleichung anwendbar, wenn sich dieses näherungsweise wie das ideale Gas verhält. Das ist für fast alle Gase bei Zimmertemperatur der Fall.
Spezialfälle der allgemeinen
Zustandsgleichung
Aus der genannten Zustandsgleichung lassen sich für konstanten Druck,
für konstantes Volumen und für konstante Temperatur spezielle
Zustandsgleichungen ableiten. Es handelt sich dabei um die Gesetze
von AMONTONS, von GAY-LUSSAC
sowie von BOYLE und MARIOTTE.
Sie sind in der nachfolgenden Übersicht zusammengestellt.
Nähere Erläuterungen zu den drei Spezialfällen der Zustandsgleichung für das ideale Gas sind unter den betreffenden Stichwörtern zu finden.