一、理想气体概述
在物理学中，理想气体是一种理论模型，它忽略了气体分子的具体体积，将分子视为有质量的几何点。这种气体假设分子间无相互吸引和排斥，即不计分子势能，且分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，不会造成动能损失。
1. 理想气体的状态参量
压强（P）：单位为帕斯卡（Pa）。
体积（V）：单位为立方米（m³）或升（L），其中1立方米等于1000升。
温度（T）：单位为开尔文（K）或摄氏度（℃），其中开尔文温度与摄氏温度的关系为K=273.15+t℃。
2. 理想气体状态方程
状态方程表达式一：其中c为常数，在标准大气压和0℃下，特定体积时可以计算出c的值。
状态方程表达式二：涉及气体质量、摩尔质量和摩尔数等参数，其中R为摩尔气体常量，值为8.31J/（mol·K）。此式可变形为：
3. 气体宏观量的微观解读
气体的一些宏观属性如压强、温度和内能，其微观本质与分子的运动和平动动能紧密相关。例如，温度是唯一与分子平均平动动能直接相关的物理量。能量均分定理也是联系系统温度与平均能量的基本公式。
对于不同类型的分子（单原子、双原子、多原子），其自由度不同，从而影响分子的平均动能和气体的内能。
二、麦克斯韦速率分布规律及其应用
平衡态下的气体系统中，分子的速率分布遵循统计规律，即麦克斯韦速率分布律。
速率分布函数描述了在速度v+dv区间内的分子数占总分子数的百分比。
最概然速率vp、平均速率和方均根速率等统计值都与气体的温度和分子类型有关。
分布曲线与温度的关系表明，温度越高，最概然速率增大，但分布曲线的宽度也增大，高度降低。
三、气体分子碰撞与自由程
碰撞频率描述了单位时间内分子与其他分子碰撞的平均次数。
平均自由程则是气体分子在连续两次碰撞间自由通过的平均路程。它与分子的有效直径和分子数密度成反比，并与温度和压强有关。
