Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) газа связывает давление газа с кинетической энергией его молекул. В рамках МКТ давление газа \( P \) можно выразить через среднюю кинетическую энергию молекул.
Для одноатомного идеального газа уравнение имеет следующий вид:
\[ P = \frac{1}{3} \cdot \frac{N}{V} \cdot \langle E_k \rangle \]
где:
- \( P \) — давление газа,
- \( N \) — число молекул газа,
- \( V \) — объем газа,
- \( \langle E_k \rangle \) — средняя кинетическая энергия одной молекулы газа.
Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа может быть выражена через температуру \( T \) следующим образом:
\[ \langle E_k \rangle = \frac{3}{2} k_B T \]
где \( k_B \) — постоянная Больцмана.
Таким образом, уравнение МКТ можно записать как:
\[ P = \frac{2}{3} \cdot \frac{N}{V} \cdot \frac{3}{2} k_B T \]
или в более упрощенной форме:
\[ P = \frac{N k_B T}{V} \]
Это является одним из выражений уравнения состояния идеального газа.
