Lexikon
Gas
der Aggregatzustand der Materie, in dem sie, infolge freier Beweglichkeit der Moleküle, keine bestimmte Gestalt hat, sondern jeden Raum, in den sie gebracht wird, völlig ausfüllt. Jeder Körper kann bei genügend hoher Temperatur (Siedepunkt) in ein Gas verwandelt werden; auch lässt sich jedes Gas bei genügend großem Druck und eine Temperatur, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, in eine Flüssigkeit verwandeln (Gasverflüssigung). Jedes Gas übt auf die Wände des umgebenden Raums einen Druck aus, der bei Verkleinerung des Gasvolumens ansteigt („Volumenelastizität“). Den Zusammenhang zwischen Volumen, Druck und Temperatur eines Gases gibt die Zustandsgleichung an; für das (nur in der Theorie existierende) ideale Gas gilt:
p · V = R · T
Dabei ist p = Gasdruck, V = Volumen eines Mols des Gases, R = allgemeine Gaskonstante ( = 8,314 J/mol K), T = absolute Temperatur (in Kelvin).
Bei Erwärmung um 1°C dehnt sich das ideale Gas um den 273. Teil seines Volumens bei 0°C aus bzw. steigt sein Druck in dem gleichen Maß, wenn es an der Ausdehnung gehindert wird (Gesetz von L. J. Gay-Lussac). Alle idealen Gase enthalten bei gleichen Bedingungen (Druck, Temperatur) gleich viele Moleküle je Volumeneinheit (Hypothese von A. Avogadro); ein Mol jedes idealen Gases nimmt bei Normalbedingungen den Raum von 22,4 l ein. Alle Gase sind unbegrenzt miteinander mischbar, dabei verhält sich jedes Gas so, als ob ihm der gesamte Raum allein zur Verfügung stände, der Gesamtdruck der Mischung ist also gleich der Summe der einzelnen „Partialdrucke“.
Die in der Praxis vorkommenden realen Gase weichen vom idealen Verhalten mehr oder weniger stark ab, am wenigsten bei höheren Temperaturen und niedrigen Drucken. Ihr Verhalten wird durch kompliziertere Zustandsgleichungen wiedergegeben, z. B. die von J. D. van der Waals:
(p + a/V 2) · (V–b) = RT
a und b sind Korrektionsgrößen, die die gegenseitige Anziehung der Gasmoleküle und deren eigenes Volumen berücksichtigen.
Die kinetische Gastheorie beschreibt die Eigenschaften der Gase durch die statistische Behandlung der Bewegungen und der Stöße ihrer Moleküle. Der Gasdruck entsteht durch die Stöße der Moleküle, deren mittlere kinetische Energie die Temperatur bestimmt.
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