Lihat sumber Gas ideal

{{Termodinamika|cTopic=sistem}}
'''Gas ideal''' adalah [[gas]] [[teori saintifik|teoretis]] yang terdiri dari [[partikel titik|partikel-partikel titik]] yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena memenuhi [[hukum gas ideal]], sebuah [[persamaan keadaan]] yang disederhanakan, sehingga dapat dianalisis dengan [[mekanika statistika]].

Pada kondisi normal seperti [[temperatur dan tekanan standar]], kebanyakan [[gas nyata]] berperilaku seperti gas ideal. Banyak gas seperti [[nitrogen]], [[oksigen]], [[hidrogen]], [[gas mulia]] dan [[karbon dioksida]] dapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masih dapat ditolerir.<ref name=boles>{{Cite book|title=Thermodynamics: An Engineering Approach|edition=Fourth|isbn = 0-07-238332-1|last1=Cengel|first1= Yunus A.|last2=Boles|first2=Michael A.|page=89}}</ref> Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada [[temperatur]] tinggi dan [[tekanan]] rendah,<ref name=boles/> karena [[kerja (fisika)|kerja]] yang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan [[energi kinetik]] partikel, dan ukuran molekul juga menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ruangan kosong antar molekul.

Model gas ideal tak dapat dipakai pada suhu rendah atau tekanan tinggi, karena gaya intermolekuler dan ukuran molekuler menjadi penting. Model gas ideal juga tak dapat dipakai pada gas-gas berat seperti [[refrigeran]] atau gas dengan gaya intermolekuler kuat, seperti [[uap air]]. Pada beberapa titik ketika suhu rendah dan tekanan tinggi, [[gas nyata]] akan menjalani [[fase transisi]] menjadi [[liquid]] atau [[solid]]. Model gas ideal tidak dapat menjelaskan atau memperbolehkan fase transisi. Hal ini dapat dijelaskan dengan [[persamaan keadaan]] yang lebih kompleks.

== Gas ideal termodinamika klasik ==

Karakteristik termodinamika gas ideal dapat dijelaskan dengan 2 persamaan:
[[Persamaan keadaan]] gas ideal adalah [[hukum gas ideal]]
:<math>PV = nRT\,</math>
Persamaan ini diturunkan dari [[Hukum Boyle]]: <math>V = k/P</math> (pada n dan T konstan); [[Hukum Charles]]: <math>V = bT</math> (pada P dan n konstan); dan [[Hukum Avogadro]]: <math>V = an</math> (pada P dan T konstan). Dengan menggabungkan ketiga hukum tersebut, maka menjadi <math>3V = kba \left( \frac{Tn}{P} \right)</math> yang artinya <math>V = \left( \frac{kba}{3} \right) \left( \frac{Tn}{P} \right)</math>.

Pada kondisi ideal, <math>V = R \left( \frac{Tn}{P} \right)</math> ;
maka,
<math>PV = nRT</math>.

[[Energi dalam]] gas ideal dinyatakan dengan::<math>U = \hat{c}_V nRT </math>

dengan
:* <math>P</math> [[tekanan]]
:* <math>V</math> [[Volume (termodinamika)|volume]]
:* <math>n</math> [[jumlah substansi]] gas dalam [[mol]]
:* <math>R</math> [[konstanta gas]]
:* <math>T</math> [[temperatur mutlak]]
:* <math>k</math> konstanta Hukum Boyle
:* <math>b</math> konstanta proporsional, sama dengan <math>V/T</math>
:* <math>a</math> konstanta proporsional, sama dengan <math>V/n</math>
:* <math>U</math> [[energi dalam]]
:* <math>\hat{c}_V</math> [[kapasitas panas]] spesifik pada volume konstan, ≈ 3/2 untuk [[gas monoatom]], 5/2 untuk [[gas diatom]] dan 3 untuk molekul lain yang lebih kompleks. Untuk mengubah dari besaran makroskopik ke mikroskopik, maka digunakan
:<math>nR=N k_B\ </math>
dengan
:* <math>N</math> adalah jumlah partikel gas
:* <math>k_B</math> adalah [[konstanta Boltzmann]] (1.381×10<sup>−23</sup>J·K<sup>−1</sup>).

Kemungkinan distribusi partikel dari kecepatan atau energi dapat menggunakan [[distribusi kecepatan Maxwell]].

Hukum ideal gas adalah lanjutan dari [[hukum gas]] yang ditemukan secara percobaan. [[Fluida]] nyata pada [[densitas]] rendah dan [[temperatur]] tinggi hampir mengikuti hukum gas ideal. Namun, pada temperatur rendah atau densitas tinggi, fluida nyata mengalami penyimpangan jauh dari sifat gas ideal, terutama karena [[kondensasi|terkondensasi]] menjadi liquid atau [[deposisi (transisi fasa)|terdeposisi]] menjadi padat. Penyimpangan ini dinyatakan dalam [[faktor kompresibilitas]].

Model gas ideal mengikuti asumsi berikut ini:
:* Molekul gas tidak dibedakan, berukuran kecil, dan berbentuk bola
:* Semua tabrakan antar gas bersifat elastis dan semua gerakannya tanpa friksi (tidak ada energi hilang pada gerakan atau tabrakan)
:* Menggunakan hukum Newton
:* Jarak rata-rata antar molekul jauh lebih besar daripada ukuran molekul
:* Molekul secara konstan bergerak pada arah acak dengan distribusi kecepatan
:* Tidak ada gaya atraktif atau repulsif antara molekul atau sekitarnya

== Referensi ==
{{reflist}}

[[Kategori:Gas ideal| ]]