Идеальный газ можно рассматривать как собрание свободно двигающихся молекул, между которыми отсутствуют силы взаимного притяжения. Сами молекулы при соударениях между собой и со стенками сосуда ведут себя как абсолютно упругие шарики конечных, но весьма малых размеров.
Реальные газы при не очень низких температурах и не сверхвысоких давлениях близки по своим свойствам и идеальному газу. Давление газа определяется ударами молекул о стенки сосуда. Попробуем вычислить его.
 Рис. 2.5
|
Пусть сосуд, в котором находится газ, имеет форму куба со стороной l (рис. 2.5). Внутри куба беспорядочно двигаются n молекул с массой m каждая. Поскольку молекулы двигаются совершенно хаотично, то результат их ударов о стенки будет таков, как если бы 
молекул двигались бы прямолинейно между верхней и нижней стенками, двигалась бы между передней и задней стенками и – между левой и правой.
При ударе о стенку молекула упруго отскакивает, и ее импульс mv изменяется на величину
 .
| |
Это изменение импульса определит импульс силы, действующий на молекулу со стороны стенки. Обозначим через Δ F силу удара и через δ t – время удара. Очевидно, что
 .
| |
По III закону Ньютона сила, численно равная Δ F, будет действовать на стенку. Молекула, отскочив от стенки, долетит до противоположной, отскочит от нее и вернется к первой стенке через время
 .
| |
Средняя сила 
, действующая на стенку за время между двумя последовательными ударами, найдется из условия, что ее импульс 
должен быть численно равен импульсу, действующему во время удара, т.е.
 .
| |
Учитывая это, можно записать:
Это среднее значение силы ударов одной молекулы. Но число молекул, движущихся между противоположными стенками, n', и каждая имеет свою скорость. Учтя это, запишем для средней силы 
, действующей на стенку:
 .
| |
Умножим и поделим полученное выражение на n'. Тогда
 .
| |
Обозначая
 ,
| |
назовем полученную величину средней квадратичной скоростью. Учитывая, что , запишем:
 .
| |
Поделим левую и правую части на l 2, тогда слева будет давление 
:
 .
| |
Дробь 
определяет число молекул в единице объема, т.е. концентрацию:
 .
| |
И для давления получаем выражение:
 .
| |
Это и есть основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Ему можно придать другой вид, умножив и поделив правую часть на 2:
 .
| |
Здесь 
– средняя кинетическая энергия одной молекулы.
 .
| (2.5)
|
Из последней формулы видно, что давление определяется количеством молекул в единице объема и их средней энергией поступательного движения.
, 
, 
.
