Gas
Gas adalah salah satu dari empat wujud dasar materi (lainnya adalah padat, cairan, dan plasma). Gas murni dapat tersusun dari atom (misalnya gas mulia seperti neon), molekul elemen yang tersusun dari satu jenis atom (misalnya oksigen), atau molekul senyawa yang tersusun dari berbagai macam atom (misalnya karbon dioksida). Campuran gas akan mengandung beragam gas murni
seperti udara. Hal yang membedakan gas dari cairan dan padat adalah pemisahan partikel gas yang sangat besar. Pemisahan ini biasanya membuat gas tak berwarna menjadi tak terlihat oleh pengamatan manusia. Interaksi partikel gas dengan adanya medan listrik dan medan gravitasi dapat diabaikan seperti ditunjukkan oleh vektor kecepatan konstan pada gambar. Salah satu jenis gas yang umum dikenal adalah kukus.
Materi berwujud gas dijumpai antara wujud cairan dan plasma, yang terakhir memberikan batas suhu atas untuk gas. Batas bawah skala suhu terletak gas kuantum degeneratif yang mendapatkan perhatian meningkat. Gas atom dengan berdensitas tinggi yang didinginkan super pada suhu sangat rendah diklasifikasikan menurut perilaku statistiknya baik sebagai gas Bose atau gas Fermi. Untuk daftar lengkap wujud materi eksotis ini lihat daftar wujud materi.
Unsur kimia yang membentuk molekul homonuklir diatomik pada STP hanyalah hidrogen (H), nitrogen (N), oksigen (O), dan dua halogen: fluor (F) dan klor (Cl). Ketika dikelompokkan bersama-sama dengan gas mulia monoatomik- helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn)- gas-gas ini disebut sebagai "gas unsur" atau "gas elemental". Alternatifnya,
mereka kadang-kadang dikenal sebagai "gas molekuler" untuk membedakannya dari molekul yang juga senyawa kimia.
Istilah "gas" pertama kali digunakan pada awal abad ke-17 oleh kimiawan Flandria J.B. van Helmont. Istilah van Helmont muncul untuk menyederhanakan transkripsi fonetik istilah bahasa Yunani kuno  "Khaos"- "g" dalam bahasa Belanda diucapkan seperti "kh" dalam "akhir"- dalam hal ini Van Helmont hanya mengikuti penggunaan alkimia mapan yang pertama kali
dibuktikan dalam karya Paracelsus. Menurut terminologi Paracelsus, "khaos" berarti sesuatu seperti "air ultra-langka".
Kisah lainnya adalah bahwa kata-kata van Helmont terpotong dari "gahst" (atau "geist"), yang artinya hantu atau arwah. Ini karena gas tertentu menggambarkan asal mula supernatural, seperti dari kemampuan mereka menyebabkan kematian, memadamkan api, dan terjadi di "tambang, dasar sumur, halaman gereja dan tempat-tempat sepi lainnya".
Oleh karena sebagian besar gas sulit untuk diamati secara langsung, mereka digambarkan melalui empat sifat fisik atau karakteristik makroskopis: tekanan, volume, jumlah partikel (kimiawan mengelompokkannya dengan mol) dan suhu. Empat karakteristik ini berulang-ulang diamati oleh para ilmuwan seperti Robert Boyle, Jacques Charles, John Dalton, Joseph Gay-Lussac dan Amedeo Avogadro untuk beragam gas dalam
berbagai situasi. Studi terperinci mereka pada akhirnya menghasilkan hubungan matematis di antara sifat-sifat ini yang dinyatakan melalui hukum gas ideal (lihat bagian model yang disederhanakan di bawah ini).
Partikel gas dipisahkan berjauhan satu sama lain, dan akibatnya, memiliki ikatan antarmolekul yang lebih lemah daripada cairan atau padatan. Gaya antarmolekul ini dihasilkan dari interaksi elektrostatik antar partikel gas. Daerah gas bermuatan sejenis dengan partikel gas yang berbeda saling tolak-menolak, sementara daerah yang bermuatan berbeda saling tarik menarik satu sama lain; gas
yang mengandung ion bermuatan permanen dikenal sebagai plasma. Senyawa gas dengan ikatan kovalen polar mengandung ketidakseimbangan muatan permanen dan dengan demikian mengalami gaya antarmolekul yang relatif kuat, walaupun muatan bersih senyawanya tetap netral. Sementara itu, muatan yang diinduksi secara acak berada pada molekul berikatan kovalen non-polar dan interaksi elektrostatik yang disebabkan
olehnya disebut sebagai gaya Van der Waals. Interaksi gaya antarmolekul ini bervariasi di dalam zat yang menentukan banyak sifat fisik yang unik untuk setiap gas. Perbandingan "titik didih" untuk senyawa yang terbentuk oleh ikatan ionik dan kovalen membawa kita pada kesimpulan ini. Partikel asap yang bergerak melayang pada gambar memberikan beberapa wawasan tentang perilaku gas bertekanan rendah.
Dibandingkan wujud materi lainnya, gas memiliki densitas dan viskositas rendah. Tekanan dan suhu mempengaruhi partikel dalam volume tertentu. Variasi pemisahan dan kecepatan partikel ini disebut sebagai "kompresibilitas". Pemisahan dan ukuran partikel ini mempengaruhi sifat optik gas seperti dapat ditemukan dalam daftar indeks bias berikut. Akhirnya, partikel gas menyebar terpisah atau berdifusi agar terdistribusi secara merata ke seluruh wadah.
Saat mengamati gas, biasanya ditentukan menggunakan kerangka acuan atau skala panjang. Skala panjang yang "lebih besar" sesuai dengan skala makroskopis atau sudut pandang global gas. Wilayah ini (disebut volume) ukurannya harus cukup dalam untuk menampung sampel partikel gas yang besar. Analisis statistik yang dihasilkan dari ukuran sampel ini menghasilkan perilaku "rata-rata" (yaitu kecepatan,
suhu atau tekanan) dari semua partikel gas di wilayah ini. Sebaliknya, skala panjang yang "lebih kecil" sesuai dengan skala mikroskopis atau sudut pandang partikel.
Secara makro, karakteristik gas yang diukur adalah dari segi partikel gas itu sendiri (kecepatan, tekanan, atau suhu) ataupun sekelilingnya (volume). Sebagai contoh, sebagian kecil karier Robert Boyle adalah mempelajari kimia pneumatik. Salah satu eksperimennya menyangkut sifat makroskopis tekanan dan volume gas. Eksperimennya menggunakan manometer tabung J yang terlihat seperti tabung reaksi
berbentuk huruf J. Boyle memerangkap gas lembam dengan kolom raksa pada ujung tertutup tabung reaksi, sehingga membuat jumlah partikel dan suhu konstan. Ia mengamati bahwa ketika tekanan dalam gas dinaikkan, dengan menambahkan lebih banyak raksa pada kolom, volume gas yang terperangkap menurun (ini dikenal sebagai hubungan terbalik). Lebih lanjut, ketika Boyle mengalikan tekanan dan volume
setiap pengamatan, hasilnya adalah konstan. Hubungan ini berlaku untuk setiap gas yang diamati oleh Boyle sehingga mengarah pada hukum Boyle, formula_1, yang dinamakan sesuai namanya untuk menghormati karyanya pada bidang ini.
Tersedia banyak instrumen matematika untuk menganalisis sifat-sifat gas. Karena kondisi gas yang ekstrim, instrumen-instrumen ini menjadi sedikit lebih kompleks, dari untuk aliran tanpa viskositas sampai persamaan Navier-Stokes yang sepenuhnya memperhitungkan efek viskositas. Persamaan-persamaan ini diadaptasi ke kondisi sistem gas yang dipertanyakan. Peralatan laboratorium Boyle memungkinkan
penggunaan aljabar untuk memperoleh hasil analisisnya. Hasilnya dimungkinkan karena ia melakukan studi gas-gas dalam situasi tekanan yang relatif rendah, situasi yang membuat gas-gas tersebut berperilaku "ideal". Hubungan ideal ini diterapkan pada perhitungan keselamatan untuk beragam kondisi penerbangan pada material yang digunakan. Peralatan berteknologi tinggi yang digunakan saat ini dirancang untuk
membantu kita mengeksplorasi secara aman lingkungan operasi eksotis dimana gas-gas tidak lagi berperilaku "ideal". Matematika tingkat tinggi ini, termasuk statistika dan kalkulus multivariabel, memungkinkan penyelesaian situasi dinamis yang kompleks seperti masuknya pesawat ulang-alik kembali ke Bumi. Contohnya adalah analisis gambaran masuknya pesawat ulang-alik ke atmosfer Bumi
untuk memastikan sifat bahan cocok di bawah kondisi ekstrem semacam itu. Dalam kawasan penerbangan ini, gas tidak lagi berperilaku ideal.
Simbol atau lambang yang digunakan untuk mewakili "tekanan" dalam persamaan adalah "p" atau "P" dengan satuan SI Pascal.