Zustandsgleichung für das ideale Gas

Die Luft in einem Wasserball oder in einer Luftmatratze 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:

$\frac{p\cdot V}{T}=\text{ konstant oder }\frac{p_1\cdot V_1}{T_1}=\frac{p_2\cdot V_2}{T_2}$

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.