A Termodinâmica estuda a troca de matéria e a troca de energia pelo trabalho e pelo calor entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança. Trabalha com os estados de equilíbrio e com as propriedades macroscópicas que caracterizam os sistemas.
No contexto da Termodinâmica, gás ideal é o modelo no qual as propriedades de qualquer estado de equilíbrio de um gás estão relacionadas pela equação de estado de Clapeyron:
PV = nRT
para quaisquer valores de P e T. Nesta definição, P representa a pressão, V, o volume, n o número de mols, R, a Constante Universal dos Gases e T, a temperatura Kelvin do gás.
A Constante Universal dos Gases é:
- R = 8,31 J/mol K
É usual, nesse contexto, apresentar as leis dos gases ideais (que podem ser derivadas da equação de Clapeyron).
Lei de Charles
Numa transformação a volume constante, a pressão de uma dada amostra de gás ideal varia linearmente com a sua temperatura Kelvin. Matematicamente:
P = kT (k constante)
A transformação a volume constante é chamada isovolumétrica, isométrica ou isocórica.
Lei de Gay-Lussac
Numa transformação a pressão constante, o volume de uma dada amostra de gás ideal varia linearmente com a sua temperatura Kelvin. Matematicamente:
V = kT (k constante)
A transformação a pressão constante é chamada isobárica.
Lei de Boyle-Mariotte
Numa transformação a temperatura constante, a pressão de uma dada amostra de gás ideal varia com o inverso do seu volume. Matematicamente:
PV = k (k constante)
A transformação a temperatura constante é chamada isotérmica.