●理想気体【りそうきたい】

完全気体ともいう。現実には存在しない理想的な気体。理想気体は，ボイル＝シャルルの法則を状態方程式とし，内部エネルギーは体積によらず温度だけの関数であり (ジュール＝トムソンの法則) ，断熱変化に対してポアソンの法則に従うという重要な特性をもっている。統計力学的には，分子間の相互作用のない気体にあたる。実在の気体では，分子間の相互作用があるため，理想気体とは異なる性質をもつが，密度が十分に小さい希薄な気体は理想気体に近づく。しかし量子力学によれば，希薄な気体でも，十分に低温になると量子効果が働き，状態方程式はボイル＝シャルルの法則からはずれる。

ボイル‐シャルルの法則に完全に従い、分子間の相互作用を無視できる仮想の気体。実在の気体では、高温・低圧のときにこれに近い。完全気体。

現実の気体が示す性質を抽象化し，その極限の形として思考上導入された気体。微視的にいえば，分子間に相互作用の働かない理想的な気体である。理想気体の性質として，(1)ボイル=シャルルの法則に従う，(2)内部エネルギーが温度だけの関数で体積には依存しない，(3)定積比熱や定圧比熱が一定で温度には無関係であるなどがあげられる。ヘリウム，アルゴンのような単原子気体，高温低圧下での水素や酸素などは，近似的に理想気体の性質を示す。

ボイル‐シャルルの法則に厳密に従う気体を理想気体という。このことから理想気体は次のような条件を満足させるものであることになる。〔1〕分子間相互作用がない、〔2〕単原子分子、〔3〕有限の大きさの分子を含まない、〔4〕内部エネルギーか温度のみの関数で密度によらない。

　実在の気体は多少ともこの条件から外れるが、いわゆる永久気体は理想気体に近いものといえる。実在気体も、高温、低密度条件下では理想気体からのずれは非常に小さくなる。

［山崎　昶］

ボイル-シャルルの法則に従う気体で，分子間相互作用および気体分子自身の体積の容器の容積に対する割合が，ともに無視できるような状態にある気体をいう．したがって，液化しにくい気体がこの状態になりやすく，しかも同一気体においては，温度が高く，圧力が低いほどこの状態に近くなる．ボイル-シャルルの法則によれば，すべての気体について，圧力p，体積V，温度Tの間に

pV/T ＝ 一定
の関係がある．一方，アボガドロの法則によれば，すべての気体は同じp，V，Tでは同じ数の分子を含む．したがって，同じ1 mol の気体については

pV ＝ RT
の関係が成り立ち，比例定数Rは気体の種類に無関係な基本物理定数(気体定数)となる．n mol 気体については

pV ＝ nRT．
これらの式を理想気体の(状態)式という．