Ein ideales Gas besteht aus Massepunkten (ohne Eigenvolumen) die sich nur über harte elastische Stösse gegenseitig beeinflussen. In diesem Gasmodell kann man die makroskopischen Messgrössen Temperatur T, Gasdruck p und Volumen V aus der Mechanik der Gasteilchen berechnen und erhält die Zustandsgleichung für das ideale Gas:
Diese Gleichung wird meist so umgeformt, dass der Druck p als Funktion der Variablen Volumen V und Temperatur T erscheint. Die zugehörige Zustandsfläche sieht für ein Mol wie folgt aus:
Meist ist es jedoch einfacher, Projektionen dieser Fläche auf entlang einer der drei Achsen zu zeichnen. Zum Beispiel die Projektion entlang der Temperaturachse T liefert Temperaturwerte eingetragen auf einer von p und V aufgespannten Fläche. Man fasst dann die pV-Werte für eine bestimmte Temperatur zu einer Kurve zusammen und erhält die Isotherme zu dieser Temperatur. Sie entspricht auch der p-V Abhängigkeit für isotherme Prozessführung (zB Kompression eines idealen Gases mit einem Thermostat)
Analog sind die Isobaren die Linien konstanten Drucks in einem V-T Diagramm:
und die Isochoren nennt man die Linien kontanten Volumens in einem p-T Diagramm:
In einer alternativen Darstellung nochmals die Isothermen, Isobaren und Isochoren als Schnittlinien zwischen den Ebenen mit konstantem T, p bzw. V und der Zustandsfläche:
Isothermen |
Isobaren |
Isochoren |