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Ideal Gas Law (Molar Form)

1850
  • Benoît Paul Émile Clapeyron
19th-century chemist measuring gas volumes illustrating the Ideal Gas Law in thermodynamics.

The ideal gas law is the equation of state for a hypothetical ideal gas, approximating the behavior of many gases under various conditions. The molar form relates pression ([latex]P[/latex]), volume ([latex]V[/latex]), amount of substance in moles ([latex]n[/latex]), and absolute temperature ([latex]T[/latex]) via the universal gas constant ([latex]R[/latex]): [latex]PV = nRT[/latex].

The ideal gas law, expressed as [latex]PV = nRT[/latex], is a cornerstone of thermodynamics and physical chemistry. It was first stated by Benoît Paul Émile Clapeyron in 1834 as a combination of the empirical laws of Boyle, Charles, Gay-Lussac, et Avogadro. This equation of state provides a remarkably accurate approximation for the behavior of many gases under conditions of moderate temperature and low pressure. In the equation, [latex]P[/latex] represents the absolute pressure, [latex]V[/latex] is the volume, [latex]n[/latex] is the number of moles of the gas, and [latex]T[/latex] is the absolute temperature in Kelvin.

The constant of proportionality, [latex]R[/latex], is known as the universal gas constant. Its value is the same for all gases and is approximately 8.314 J/(mol·K). The law’s power lies in its ability to relate the four macroscopic state variables of a gas in a single, simple formula. This allows for the calculation of any one variable if the other three are known. The “ideal” nature of the gas described by this law stems from two key assumptions: the gas particles themselves have negligible volume, and there are no intermolecular attractive or repulsive forces between them. While no real gas is truly ideal, many common gases like nitrogen, oxygen, and argon behave nearly ideally under standard conditions, making the law extremely useful for practical applications.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Thermodynamique

Type

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • Boyle’s Law (1662)
  • Charles’s Law (1787)
  • Gay-Lussac’s Law (1802)
  • Avogadro’s Law (1811)
  • Dalton’s Atomic Theory
  • Concept of absolute temperature (Kelvin)

Applications

  • chemical engineering process design
  • meteorology and weather forecasting
  • calculating gas density and molar mass
  • thermodynamique cycle analysis (e.g., carnot cycle)
  • scuba diving gas mixture calculations

Brevets :

NA

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