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Ein Gas oder ein gasförmiger Zustand oder eine gasförmige Substanz ist einer der Grundzustände, in denen die einzelnen Teilchen der Substanz relativ weit voneinander entfernt sind, sich frei im Raum bewegen und vernachlässigbar kleinen Anziehungskräften ausgesetzt sind. Im engeren Sinne ist ein Gas ein Stoff im gasförmigen Zustand (Luft), der kein Dampf ist.
Im Vergleich zu Flüssigkeiten und Feststoffen haben Gase eine deutlich geringere Dichte und Viskosität und sind komprimierbar. Ein Gas gehört mit einer Flüssigkeit zur Gruppe der „Flüssigkeiten“. Um die Untersuchung der Eigenschaften von Gasen zu vereinfachen, wird ein ideales Gas verwendet. Echtes Gas bzw. echtes Gas besitzt im Gegensatz zu idealem Gas auch eine Viskosität, also einen inneren mechanischen Widerstand, und lässt sich nicht vollständig komprimieren.
Gasphysik
Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen verschiedener Gase bei einer Temperatur von 25° C
Gasteilchen werden durch keine Kräfte zusammengehalten (oder ihre Wirkung ist vernachlässigbar), sie bewegen sich chaotisch (desorganisiert) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und werden nur durch zufällige Kollisionen untereinander beeinflusst. Die Geschwindigkeit von Teilchen variiert, die Verteilung der Teilchengeschwindigkeiten wird durch die Maxwell-Boltzmann-Statistik beschrieben.
Stöße von Partikeln auf die Wände des Behälters, in dem das Gas eingeschlossen ist, wirken auf diese mit einer Kraft, die sich als Druck des Gases im geschlossenen Behälter bemerkbar macht. Befindet sich das Gas in einem geschlossenen Behälter, diffundiert es nach dem Öffnen in die Umgebung und füllt nach einer gewissen Zeit den gesamten Raum gleichmäßig aus. Dieses Phänomen ist eine praktische Konsequenz des zweiten Satzes der Thermodynamik.
Der momentane Zustand einer bestimmten Gasmenge wird durch drei Zustandsgrößen bestimmt – Druck, Temperatur und Volumen. Diese drei Größen bedingen einander und ihr Zusammenhang (Änderungen) wird durch die Zustandsgleichung eines idealen Gases beschrieben:
{\displaystyle p.V=n.R.T\,}
Wo:
p ist der Druck (Pa)
V ist das Volumen (m3)
n ist die Stoffmenge (Mol)
R ist die universelle Gaskonstante (8,314472 J K-1 mol-1)
T ist die thermodynamische Temperatur (K)