理想気体

　理想気体は、どんな温度や圧力の下でも理想気体の法則に従うとされる仮想的な物質である。理想気体は以下の条件を満たす。

分子間の相互作用がない
排除体積をもたない
~~単原子分子とみなされる~~（単原子分子とみなすかどうかは任意でした。）

単原子分子とみなす場合
　運動の自由度3であり、内部エネルギーは並進運動エネルギーだけとなる。つまりn molの理想気体の内部エネルギーは以下のようになる。
$U = E_{k} = \frac{3}{2}RT$

2原子分子の場合
　運動の自由度は6で、内部エネルギーは並進運動エネルギー（自由度3）、回転運動エネルギー（自由度2）、および振動運動エネルギー（自由度1）である。つまりn molの理想気体の内部エネルギーは以下のようになる。
$U = E_{k} = \frac{3}{2}RT + RT + RT = \frac{7}{2}RT$

3原子分子の場合
【線形】
　運動の自由度は9で、内部エネルギーは並進運動エネルギー（自由度3）、回転運動エネルギー（自由度2）、および振動運動エネルギー（自由度4）である。つまりn molの理想気体の内部エネルギーは以下のようになる。
$U = E_{k} = \frac{3}{2}RT + RT + 4RT = \frac{13}{2}RT$
【非線形】
　運動の自由度は9で、内部エネルギーは並進運動エネルギー（自由度3）、回転運動エネルギー（自由度3）、および振動運動エネルギー（自由度3）である。つまりn molの理想気体の内部エネルギーは以下のようになる。
$U = E_{k} = \frac{3}{2}RT + \frac{3}{2}RT + 3RT = 6RT$

　これに対して窒素や酸素、二酸化炭素や水素など、実在の気体は非常に低温、または非常に高圧の下では理想気体の法則に従わず、非理想気体や実在気体とよばれる。ただし常温、常圧付近では実在気体を理想気体とみなすことができる。

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