Ideal Gas
Definition 1. Ideal gas is a system of non-interacting particles. (no potential interaction)
현실적인 입자라면 입자들 사이에 작용하는 여러 가지 종류의 인력이 있다. 그러나 ideal gas는 말 그대로 ideal한 조건들을 적용시켜서 현실의 입자들을 모델링한 개념이다. 즉 입자들 사이의 interaction이 없다고 가정한다. 이는 다시 말해 potential function이 없다는 것과 동일하다. 또한 random elastic collision을 항상 가정하고, 이에 따라 random motion을 갖는다고 가정한다.
Fundamental한 수준의 Thermal Physics에서는 ideal gas가 monatomic particle, 즉 단원자들로 이루어져 있다고 가정한다. 그러나 advanced한 수준에서는 diatomic, polatomic particle들도 다룰 수 있다.
Ideal Gas Equation
PV=nkBT
Dilute Gas
Rough하게 말해서, 매우 낮은 density를 갖는 기체를 dilute gas라고 말한다. 이 말은 VN>>>V0이라는 condition으로 재진술 할 수 있다. 이때 V는 gas가 담겨 있는 container의 부피, N은 particle의 수, V0는 particle 하나의 부피이다.
위 condition이 성립한다면 입자 하나하나의 부피보다 container의 부피가 매우 커서 dilute gas를 이루는 particle들 사이의 거리(mean distance라고 생각하자)에 비해 입자들 사이에 작용하는 힘, 예컨대 반데르발스 힘과 같은 interruption이 작용하는 거리는 매우 짧다. 따라서 사실상 입자들이 interaction을 하지 않는, 즉 ideal gas와 유사하게 거동하는 gas를 dilute gas라고 부른다. 당연히 ideal gas equation을 적용할 수 있다.
때문에 이 gas는 어떤 container 안에서 공간을 occupy하지 않는다고 말할 수 있다. 입자들이 서로 영향을 주고 받지 않으므로 어떤 집합체, 덩어리로 거동하지 않기 때문이다.