בלומדה זו: תכונות הגזים נכיר כמה מן המאפיינים של המצב הגזי.

למרות שבדרך כלל אין אנו מודעים לגזים, הם נמצאים תמיד סביבנו וחשיבותם רבה יותר.
בלי האוויר שבצמיגי המכונית, לא היינו יכולים לנסוע ממקום למקום.
בלי הגז הנמצא במערכת הקירור, לא היו לנו מקררים או מערכות מיזוג אויר.
ולבסוף, בלי החמצן שבאוויר, איננו מסוגלים לחיות.

כאשר אנו מדברים על: תכונות הגזים עלינו להבחין בין שני סוגים של תכונות.

1. תכונות שהן משותפות לכל הגזים.
2. תכונות המאפיינות כל גז והן שונות לגזים השונים.

בלומדה הנוכחית נתייחס רק לחלק הראשון: תכונות המשותפות לכל הגזים.

לגבי כל מדגם של גז קיימים ארבעה גורמים בעזרתם ניתן לאפיין אותו.

• כמות הגז במדגם.
• הנפח העומד לרשותו של מדגם הגז.
• הלחץ המופעל על-ידי הגז על דפנות הכלי בו נמצא המדגם.
• הטמפרטורה בה נתון המדגם.

ההתעניינות הרבה בתכנות הגזים, ניזונה, חלקית לפחות, מרצונו של האדם לעוף. ב-19 לספטמבר 1783 הפכו ברווז, כבשה ותרנגול ליצורים הראשונים שעזבו את פני האדמה.

הם המריאו כלפי מעלה בכדור פורח הראשון שהופעל על ידי אוויר חם. כדורים פורחים הפכו ל"שגעון" של התקופה. כולם התעניינו בהם, כולל מדענים שהחלו לחקור את התכונות של גזים במטר  להבין טוב יותר הכוחות השולטים על הכדורים הפורחים.

אחת השאלות ששאלו המדענים את עצמם היתה, אפוא, מה הקשר בין:

• הטמפרטורה של מדגם הגז
• הנפח העומד לרשותו של המדגם.

זו תהיה גם השאלה הראשונה אותה נבחן בלומדה זו.
כי שנאמר נתחיל בבדיקת הקשר בין:
הטמפרטורה בה נתון מדגם הגז ובין הנפח לרשותו של המדגם.

הקשר בין העלאת הטמפרטורה ונפח המדגם:

נתחיל בהכרת המערכת:

לפנינו כלי בעל דופן ניידת ובו מדגם של גז חסר צבע. היות והדופן אינה נעה, נוכל להניח כי הלחץ בתוך הכלי שווה ללחץ החיצוני, הלחץ האטמוספרי.
מה יקרה אם נחמם את הכלי?

1. החימום גרם להגדלת הנפח של מדגם הגז.
2. כשאר סולק מקור החימום, הדופן העליונה נשארה קבועה במקומה. מכאן שהלחץ בתוך הכלי השתווה שוב ללחץ החיצוני, הלחץ האטמוספרי.

לסיכום:

בחלק זה של הניסוי חיממנו את מדגם הגז.
מצאנו כי בסוף החימום, הטמפרטורה היתה גבוהה יותר מאשר בתחילת החימום. הנפח שתפש המדגם היה גדול יותר מאשר בתחילת החימום.

בסוף החימום, לא ניתן היה להבחין בתנועה נוספת של הדופן. מכאן שהלחץ שבתוך המיכל השתווה ללחץ החיצוני, כלומר ללחוץ האטמוספרי.
ונוכל, אפוא, לומר כי:
בסוף החימום, הלחץ היה שווה ללחץ שהיה במיכל לפני החימום.
כלומר, בניסוי זה נשמרו שני גורמים קבועים – כמות הגז והלחץ.

הקשר בין הפסקת החימום והנפח המדגם:

מה יקרה לנפח אם נפסיק את החימום?
זכרו, אם הכלי אינו מבודד, הפסקת החימום תביא, במשך הזמן, לירידת הטמפרטורה.
כפי שניתן לראות, במצב התחלתי, הדופן הניידת נמצאת בגובה מירבי, כלומר נפח הגז מירבי.
כאשר הטמפרטורה חזרה לערכה המקורי, גם נפח הגז חזר לערכו המקורי.

לסיכום:

בחלק זה של הניסוי, הפסקנו את חימום הגז. מצאנו כי בסוף הקירור, הטמפרטורה היתה נמוכה יותר מאשר בתחילת התהליך. הנפח שתפש המדגם היה קטן יותר מאשר בתחילת התהליך.

בסוף התהליך, לא ניתן היה להבחין בתנועה נוספת של הדופן. מכן שהלחץ בתוך המיכל השתווה ללחץ החיצוני כלומר ללחץ האטמוספירי.

נוכל, אפוא, לומר כי:
בסוף הקירור, הלחץ היה שווה ללחץ שהיה במיכל לפני הקירור. כלומר, בניסוי זה נשמרו שני הגורמים קבועים – כמות הגז והלחץ.

הסבר: "התיאוריה הקינטית מולקולרית"

לניסוי שתואר יש שני חלקים שכדי להסבירם, עלינו להבין טוב יותר מה זה גז.
בחלק הראשון חיממנו את המדגם. כתוצאה מכך, גדל נפחו של הגז.
עלינו לשאול את עצמנו: מדוע?

בחלק השני הוסר מקור החימום.
עלינו לשאול את עצמנו: מדוע חוזר הנפח לערכו המקורי?

כיום אנחנו מכירים את המודל האטומי מולקולרי ויודעים כיצד להסביר בעזרתו תופעות שונות. לפי המודל המקובל כיום, גז הוא אוסף של מולקולות מרוחקות זו מזו, הנמצאות בתנועה מתמדת.
אך לפני שנמשיך, מספר מילים על מהותו של מודל.

בלימודיכם הקדומים נתקלתם, בוודאי, במודלים המתארים אטומים או מולקולות, לדוגמה, מולקולות מים:
אבל, בטיפת מים יש 1,000,000,000,000,000,000,000 מולקולות או, בשפת קיצורים: 10²¹ מולקולות.
כמובן שאין כל אפשרות לצייר  1,000,000,000,000,000,000,000 מולקולות.
ולכן, כאשר אתם רואים הצגה של מודל, עליכם לזכור תמיד עד כמה מוגבלת הצגה זו.

נחזור עתה לענין שלפנינו. כפי שנאמר, לפי המודל המקובל כיום, גז הוא אוסף של מולקולות מרוחקות זו מזו, הנמצאות בתנועה מתמדת. מכאן נובעים מספר הגדים אותם נרחיב בהמשך.

•  הנפח של גז הוא אותו חלק של המרחב בו נעות מולקולות הגז.
• הטמפרטורה של גז מבטאת תלות של מולקולות הגז.
• הלחץ תלוי בכוח שמפעילות המולקולות של הגז על דפנות המיכל.

כיצד נסביר זאת?

נתאר לנו קופסה ובה מולקולה דו- אטומית אחת, לדוגמה מולקולת מימן.
כאשר המולקולה פוגעת בדופן, הדופן מפעילה עליה כוח הגורם לה לשנות את כיוון תנועתה.
אבל, בו – זמנית, המולקולה מפעילה כוח על הדופן.
אך, כיודע, במדגם הגז ישנו מספר גדול ביותר של מולקולות, וכל המולקולות הללו, בזמן התנגשות, מפעילות כוח על הדפנות. הכוח הזה בא לידי ביטוי מאקרוסקופי בצורת לחץ שמפעיל הגז על הדפנות.

מחקרים שעסקו בהתנהגותם של גזים הובילו לתיאוריה הקרויה בשם "התיאוריה-הקינטית-מולקולרית" (התיאוריה של המולקולות הנעות). לפי תיאוריה זו,

• העלאת הטמפרטורה, פירושה העלאת המהירות הממוצעת של המולקולות.

ולכן:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה הגדלת ההתנגשויות של המולקולות בדפנות והגברת העצמה של התנגשויות הללו.

מכאן:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה הגדלת הלחץ על דפנות המיכל (בתנאי שהנפח לא השתנה).
  ולכן, אם אחת הדפנות גמישה, או ניידת, נבחין כי העלאת הטמפרטורה גורמת לשינוי הנפח.

שינוי טמפרטורה – המודל החלקיקי

נבחן עתה כיצד ניתן ליישם את מה שלמדנו עד כה, לגבי המערכת אותה הכרנו קודם.
להזכירכם, אנו בוחנים את הקשר בין: הטמפרטורה בה נתון מדגם הגז ובין הנפח העומד לרשותו של המדגם.

המערכת שלנו כללה כלי בעל דופן ניידת, ובו מדגם של גז חסר צבע. למען הפשטות נתאר את הגז הכלוא בכלי על-ידי שש מולקולות הנמצאות בתנועה.

ושוב, עלינו להיות מודעים למגבלות של הצגת המודל. לפי חישובי מדענים המהירות הממוצעת של מולקולה היא כ-100 מטר בשניה, והיא מבצעת כ-10,000,000,000 (10¹º) התנגשויות בשניה.

ברור כי לא ניתן לצייר זאת, ולכן עלינו לזכור תמיד כי המודל מתאר את המציאות רק באופן חלקי.
נבחן עתה כיצד ניתן ליישם את מה שלמדנו עד כה, לגבי המערכת אותה הכרנו קודם.

מה יקרה אם נחמם את הכלי?

כמו בתיאור הקודם, גם כאשר יש תרמומטר הנמצא בתוך הכלי.
כפי שניתן לראות, החימום גרם:

1. להגדלת המהירות של מולקולת הגז.
2. להגדלת הנפח של מדגם הגז.

כיצד ניתן להסביר זאת?

כזכור לכם נאמר קודם כי:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה העלאת המהירות הממוצעת של המולקולות.

מכאן:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה הגדלת ההתנגשויות של המולקולות בדפנות והגברת העצמה של התנגשויות הללו.

מכאן:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה הגדלת הלחץ על דפנות המיכל.

מכאן:
אם אחת הדפנות חפשית לנוע, נבחין כי העלאת הטמפרטורה גורמת לשינוי הנפח. ובזאת אכן הבחנו.

מה יקרה לנפח הגז אם נפסיק את החימום?

זכרו, אם הכלי אינו מבודד, הפסקת החימום תביא, במשך הזמן, לירידת הטמפרטורה.
כפי שניתן לראות הפסקת החימום גרמה לכך שהנפח של מדגם הגז חזר לערכו המקורי.

התיאורה הקינטית-מולקולרית מאפשרת לנו להסביר תופעות אלו.
כזכור לכם, נאמר קודם כי:

• העלאת הטמפרטורה, פירושה העלאת המהירות הממוצעת של המולקולות.

מכאן:

• הורדת הטמפרטורה, פירושה הקטנת המהירות הממוצעת של המולקולות.

האם שמתם לב להבדל במהירות תנועתן של המולקולות בשלושת המצבים תוארו?

סיכום ביניים:

• העלאת הטמפרטורה של מדגם גז גורמת להגברת המהירות של מולקולת הגז.
• הגברת המהירות של מולקולת הגז גורמת להגדלת הלחץ המופעל על דפנות המיכל.
• הגדלת הלחץ שמפעילות המולקולות על דפנות המיכל גורמת להגדלת הנפח של המדגם (אם מבנה הדפנות מאפשר זאת).

כפי שידוע לכם, שינוי הטמפרטורה של גז, אינו הדרך היחידה לשינוי נפחו. ניתן לשנות את הנפח של גז אם מפעילים על המדגם לחץ מבחוץ. ( חשבו על מזרק ריק כאשר מנסים ללחוץ על הבוכנה שלו).

בהמשך הלומדה נבחן את קשר הקיים בין לחץ המופעל מבחוץ על מדגם גז ובין הנפח של המדגם.

חוק צ'רלס

סיכום

כפי שלמדתם, קיימים ארבע גורמים בעזרתם ניתן לאפיין כי מדגם של גז:

• כמות הגז במדגם.
• הנפח העומד לרשותו של מדגם הגז.
• הלחץ המופעל על-ידי הגז על דפנות הכלי המאכסן את המדגם.
• הטמפרטורה בה נתון המדגם.

בניסוי שינינו את הטמפרטורה של מדגם גז ובדקנו כיצד השפיע הדבר על שינוי הנפח של המדגם.

גורמים שהשתנו	גורמים שלא שונו
ניסוי ראשון: השפעה של שינוי בטמפרטורה על נפח המדגם.
הטמפרטורה של המדגם. הנפח העומד לרשותו של המדגם.	כמות הגז במדגם. הלחץ המופעל על ידי הגז על דפנות הכלי.

הראשון שבדק את הקשר הקיים בין הטמפרטורה של המדגם והנפח העומד לרשותו היה הצרפתי ז'אק צ'רלס (1823 – 1746) Jacques Charles שהיה כימאי, פיסיקאי ו"טייס".
צ'רלס, שהיה מחלוצי התעופה בעולם, התעניין בגורמים המשפיעים על תעופתם של הכדורים. הוא מילא בלונים בגזים שונים שהיו מוכרים בזמנו, חימם אותם ומדד את השינוי בנפחם. הוא מצא כי באותו תחום של שינוי טמפרטורה, השתנה הנפח באותה מידה. צ'רלס לא ידע על אטומים ומולקולות ולא היה בידו כל מודל בעזרתו ניתן היה להסביר את הממצאים שלו.

אם ברצונכם לקרוא על צ'רלס ועל ההיסטוריה של כדורים פורחים, הקליקו כאן.

למעשה, צ'רלס שמעולם לא פירסם את תוצאות מדידותיו ורק כ-עשרים שנה לאחר מכן חזר עליהם גיי-לוסק (1778-1850) Louis Gay-Lussac והזכיר את שמו של צ'רלס בהקשר זה.

חוק צ'רלס קובע כי לגבי מדגם גז הנשמר בתנאים של לחץ קבוע מתקיים הקשר הבא: V=kT
כאשר V- הנפח, T- הטמפרטורה ו-k קבוע.

הביטוי : V=kT יכול ללמדנו מספר דברים.
ברור שככל שהטמפרטורה עולה, גדל הנפח של מדגם גז נתון.

אבל, אפשר כמובן, לומר זאת בדרך אחרת:
ברור שככל שהטמפרטורה יורדת, קטן הנפח של מדגם גז נתון.

אם הדבר אכן כך, נשאלה השאלה: האם אפשר להוריד את הטמפרטורה עד אין סוף?
ברור מאליו ש"נפח שלילי", הוא דבר בלתי אפשרי, ולכן, אם נחשב מה תהיה הטמפרטורה בה הנפח שווה לאפס, נדע מהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שאפשר, תיאורטית, להגיע אליה.
הדבר מומחש בעקומה הבאה.

1. צורת העקומה שהוצגה דומה לזו שהתקבלה בניסוי בו צפיתם:
   הדבר נובע מכך, שהקשר בין טמפרטורה ונפח, כפי שמצא צ'רלס לגבי הגזים, הוא: V=kT
   כאמור, פירושה של דבר שבטמפרטורה (273.15- צלזיוס), נפח הגז הוא, תיאורטית אפס.
2. הסקלה בה נקודת האפס שווה ל-(273.15- צלזיוס) קרויה "הטמפרטורה המוחלטת" או "סקלת קלווין" על שמו של לורד קלווין (1824-1907) Kelvin, Lord William Thomson שהיה אחד מחשובי הפיזיקאים בזמנו.
3. דבר נוסף הנובע מכך הוא שהביטוי: V=kT נכון רק בתנאי ש-T מבטא טמפרטורה בסקלת קלווין.
   ולכן:
4. זכרו, בכל החישובים הקשורים לחוקי הגזים, עליכם להשתמש בסקלת קלווין ולא בסקלת צלזיוס!

סיכום ביניים:

• העלאת הטמפרטורה של מדגם גז גורמת להגברת המהירות של מולקולת הגז.
• הגברת המהירות של מולקולת הגז גורמת להגדלת הלחץ המופעל על דפנות המיכל.
• הגדלת הלחץ שמפעילות המולקולות על דפנות המיכל גורמת להגדלת הנפח של המדגם (אם מבנה הדפנות מאפשר זאת).

כפי שידוע לכם, שינוי הטמפרטורה של גז, אינו הדרך היחידה לשינוי נפחו. ניתן לשנות את הנפח של גז אם מפעילים על המדגם לחץ מבחוץ. ( חשבו על מזרק ריק כאשר מנסים ללחוץ על הבוכנה שלו).

בהמשך הלומדה נגרום לשינוי הנפח של מדגם גז על ידי הפעלה של לחץ חיצוני על מיכל ונבחן את קשר הקיים בין שינוי נפח הגז ובין הלחץ שהוא מפעיל על דפנות המיכל.

בחלק זה של הלומדה נחקור מערכות המצויות בטמפרטורה קבועה ונבחן מדוע:
בתנאים של טמפרטורה קבועה, שינוי של נפח הגז גורם לשינוי בלחץ שהוא מפעיל על דפנות המיכל.

נתחיל בהצגת המערכת:

כמו בחלק הראשון, גם כאן לפנינו כלי ובו מדגם של גז חסר צבע. גם כאן, נתאר את הגז הכלוא בכלי על-ידי שש מולקולות הנמצאות בתנועה.
ושוב עלינו לזכור כי המודל המתאר את המציאות רק באופן חלקי.

בתחילת הניסוי הלחץ בכלי הוא אטמוספירה אחת, לחץ השווה ללחץ החיצוני. מה יקרה אם נגרום להקטנת הנפח של המדגם? (לשם כך עלינו להפעיל לחץ על הבוכנה).
הלחץ בכלי הגיע ל-2 אטמוספירות! הנפח הגיע למחצית ערכו הראשוני!

לסיכום:

בחלק זה של הניסוי, הקטנו את הנפח של מדגם הגז על-ידי הגדלת הלחץ החיצוני המופעל עליו.
מצאנו כי בסוף החלק הזה:
הלחץ הפנימי היה גבוה יותר מאשר בתחילת הניסוי. הנפח שתפש המידגם היה קטן יותר מאשר בתחילת הניסוי.

בניסוי זה לא מדדנו את הטמפרטורה בתוך המיכל. למרות זאת, היות והכלי אינו מבודד, נוכל להסיק כי
הטמפרטורה בסוף התהליך זהה לטמפרטורה שהיתה בתחילתו. להזכירכם, כמות המיכל לא השתנתה.

הסבר: "התיאוריה הקינטית מולקולרית"

גם הפעם צפינו בניסוי ובו שני חלקים.
בחלק הראשון הופעל לחץ חיצוני על הבוכנה. כתוצאה מכך, גדל הלחץ הנמדד במיכל.
עלינו לשאול את עצמנו: מדוע כאשר המפח קטן, גדל הלחץ במיכל.
בחלק השני הוסר בלחץ החיצוני.
עלינו לשאול את עצמנו: מדוע חוזר הנפח לערכו המקורי?

כפי שנאמר, לפי המודל המקובל כיום, גז הוא אוסף של מולקולות מרוחקות זו מזו, הנמצאות בתנועה מתמדת.
כזכור לכם, כל המולקולות הללו, בזמן התנגשות, מפעילות כוח על הדפנות. אבל, בו-זמנית, המולקולות באויר המקיף את המיכל, מפעילות גם הן כוח על הדפנות.

כזכור, הלחץ תלוי בכוח שמפעילות המולקולות של הגז על דפנות המיכל. ולכן, ניתן לסכם ולומר כי על הדפנות של מיכל המימן מופעל בו זמנית לחץ מבפנים בגלל מולקולות המימן בתוכו, וגם לחץ מבחוץ בגלל המולקולות שבאויר.

מה יקרה אם אחת הדפנות של המיכל היא דופן ניידת? התשובה לשאלה זו תהיה שונה אם :

1. הלחץ בתוך במיכל שווה ללחץ המופעל על-ידי האטמוספירה.
2. הלחץ בתוך המיכל גבוה יותר מאשר הלחץ המופעל מבחוץ על ידי האטמוספירה.
3. הלחץ בתוך המיכל נמוך יותר מאשר הלחץ המופעל על-ידי האטמוספירה.

• אם הלחץ בתוך המיכל שווה ללחץ המופעל מבחוץ על ידי האטמוספירה, הדופן הנייד תשאר במקומה מכיוון שהכוחות המופעלים עליה מבפנים, שווים לאלה המופעלים עליה מבחוץ.
• אם הלחץ בתוך המיכל גבוה יותר מאשר הלחץ המופעל מבחוץ על-ידי האטמוספירה. הדופן הנייידת תנוע כלפי מעלה עד להשתוות הלחצים.
• לעומת זאת, אם הלחץ בתוך המיכל נמוך יותר מאשר הלחץ המופעל מבחוץ על-ידי האטמוספירה. הדופן הניידת תנוע כלפי מטה עד להשתוות הלחצים.

בתחילת הניסוי שתואר, היה שוויון בין הלחץ הפנימי והחיצוני. ואז הופעל לחץ מבחוץ. דבר זה גרם להקטנת נפח המדגם, ועם זאת, להגדלת הלחץ בתוך המיכל.
כאשר הוסר מקור הלחץ החיצוני, נעה הדופן כלפי מעלה עד להשתוות הלחצים.
כפי שנאמר, בניסויים שהודגמו בלומדה, הוצג בכל מקרה, הקשר בין שניים מן הגורמים, כאשר שני האחרים
נשמרים קבועים:

גורמים שהשתנו	גורמים שלא שונו
ניסוי ראשון: השפעה של שינוי הטמפרטורה על נפח המדגם.
הטמפרטורה של המדגם. הנפח העומד לרשותו של המדגם.	כמות הגז במדגם. הלחץ שהופעל על ידי הגז על דפנות הכלי.
ניסוי שני: השפעה של שינוי הנפח במדגם על הלחץ שהופעל על דפנות המיכל.
הנפח העומד לרשותו של מדגם הגז. הלחץ המופעל על-ידי הגז על דפנות הכלי.	כמות הגז במדגם. הטמפרטורה של המדגם.

אנו נתרכז עתה בניסוי השני. כזכור לכן זה היה הניסוי בו צפינו: הדבר הראשון בו ניתן היה להבחין הוא עליית הלחץ הנמדד במיכל. הלחץ בכלי הגיע ל-2 אטמוספירות! הנפח הגיע למחצית מערכו הראשוני!
הראשון שהסביר תופעות אלו וניסח את החוקיות בהתנהגות מידגמי גזים היה רוברט בויל (1961-1627).

אם ברצונכם לקרוא על בויל ועל הקשר בינו ובין סכנות בצלילה הקליקו כאן.

בויל ביצע ניסויים רבים בגזים והגיע למסקנה כי קיים קשר בין הלחץ של מידגם גז ובין נפחו. הוא ניסח זאת באופן הבא: PV = k כאשר P הוא הלחץ ו-V נפחה של המערכת .
k- מסמל קבוע.
הניסוי בו צפינו ראינו כי בסוף התהליך, הלחץ בכלי הגיע ל-2 אטמוספירות! הנפח הגיע למחצית ערכו הראשוני!

נבדוק תחילה האן הנתונים הללו מתאימים לחוק שניסח בויל: הלחץ בכלי הגיע ל-2 אטמוספירות!
(התחלתי)P = 2P(סופי).

לסיכום

בלומדה זו צפיתם בשני ניסויים. כפי שנאמר, מבין הגורמים המאפיינים גז:
כמות, נפח, לחץ או טמפרטורה
שינינו בכל מקרה שניים בעוד שהשניים האחרונים נשמרו קבועים.

בניסוי הראשון שינינו את הטמפרטורה ובדקנו את השינוי בדקנו את השינוי בנפח.
לפי חוק צ'רלס, תלות זאת מבוטאת על ידי: V=kT
(בניסויים אחרים שנערכו בגזים, נמצאה כי התלות הבאה: P=kT כשאר P הוא הלחץ המופעל על ידי הגז.)

בניסוי השני, שינינו את הנפח של הגז ובדקנו את שינוי הלחץ. לפי חוק בויל, תלות זאת מבוטאת על ידי: PV=k
יש בידינו, בשלב זה, שלוש משוואות אשר כל אחת מתארת את הקשר בין שני גורמים :
מפח וטמפרטורה: V=kT
לחץ וטמפרטורה: P=kT
לחץ ונפח: PV=k
את שלושת הגורמים הללו ניתן לאחד במשוואה אחת שתקרב ביניהם PV=kT
הביטוי k מבטא בדרך כלל את המכפלה של מספר המולים של הגז, n וקבוע- R הקרוי קבוע הגזים הכללי.
(זכרו, בכל מקרה נשמרה כמות הגז הקבועה)

המשוואה: PV=kT
מכונה בשם משוואת הגז האידאלי, ובדרך כלל נהוג לייצגה כך: PV=nRT
כאשר:

• P- הלחץ שמפעיל הגז
• V- נפח הגז
• n- כמות הגז
• T- הטמפרטורה
• R- קבוע המכונה קבוע הגזים

כזכור לכם, התחלו את הלומדה בדיון בתכונות הגזים ואמרנו כי עלינו להבחין בין שני סוגים של תכונות:

• תכונות שהן משותפות לכל הגזים
• תכונות המאפיינות כל גז והן שונות לגזים השונים.

סיימנו את הלומדה בהצגת המשוואה הכללית: PV=nRT שניתן לראותה כסיכום לכל המשותף לגזים השונים.
אבל האם משוואה זו נכונה תמיד?
כפי שלמדתם, גם המצב הגזי פועלים כוחות משיכה ודחייה בין דו-קטבים (רגעיים או קבועים) שבחלקיקי הגז. היות ולגזים השונים יש מולקולות שונות, סביר להניח שכוחות אלה שונים בגזים השונים.
המשוואה: PV=nRT מכונה, לכן, בשם משוואת הגז האידאלי, וכפי שמעיד שמה, היא מתארת גז שאינו קיים במציאות. גז אידיאלי מוגדר באופן הבא:

1. כל החלקיקים שלו הם בעלי נפח זניח.
2. אין ביניהם כל כוחות משיכה או דחייה.
3.  כל התתנגשויות, בין החלקיקים השונים או בינם ובין הדפנות, הן התנגשויות אלסטיות.

ה"גזים האמיתיים" אינם מתנהגים בדיוק כמו הגז האידאלי. למרות זאת, ניתן בתנאים מתאימים, להעזר במשוואת הגז האידאלי כדי לתאר ולהבין את ההתנהגות של מדגמי גז שונים.

בלומדה זו עשינו דרך ארוכה, מזמנם של ראשוני המדענים שניסו להבין את התנהגותו של האוויר, כמו צ'רלס וביול, עד לימנו. סביר להניח, כי שני חוקרים אלה, אילו ניתן להם לראות את המטוסים וחלליות של ימינו, היו המומים מן השינויים הגדולים שהם הציבו את יסודותיהם.