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理想氣體狀態方程

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理想氣體狀態方程

理想氣體狀態方程,又稱理想氣體定律、普適氣體定律,是描述理想氣體在處于平衡態時,壓強、體積、物質的量、溫度間關系的狀態方程。

理想氣體狀態方程建立在玻義耳-馬略特定律、查理定律、蓋-呂薩克定律等經驗定律的基礎上。

理想氣體狀態方程

理想氣體狀態方程是由研究低壓下氣體的行為導出的。但各氣體在適用理想氣體狀態方程時多少有些偏差;壓力越低,偏差越小,在極低壓力下理想氣體狀態方程可較準確地描述氣體的行為。極低的壓強意味著分子之間的距離非常大,此時分子之間的相互作用非常小;又意味著分子本身所占的體積與此時氣體所具有的非常大的體積相比可忽略不計,因而分子可近似被看作是沒有體積的質點。于是從極低壓力氣體的行為觸發,抽象提出理想氣體的概念。

理想氣體狀態方程表達式

理想氣體狀態方程數學表達式為:

pV=nRT

方程有4個變量,其意義描述如下:

p是指理想氣體的壓強

V為理想氣體的體積;

n表示氣體物質的量;

T表示理想氣體的熱力學溫度

還有一個常量R,R為理想氣體常數。

從數學角度可以看出,理想氣體狀態方程變量很多。因此此方程以其變量多、適用范圍廣而著稱,對常溫常壓下的空氣也近似地適用。

理想氣體狀態方程的特殊情況

1.理想氣體狀態方程的恒溫過程(T恒定)

該過程滿足玻義耳定律(玻—馬定律)(Boyles‘s Law)

當n,T一定時,由理想氣體狀態方程可知,V,p成反比,即V∝(1/p);

2.理想氣體狀態方程的等容過程(V恒定)

該過程滿足查理定律(Charles’s Law)

當n,V一定時,由理想氣體狀態方程可知,T,p成正比,即p∝T;

3.理想氣體狀態方程的等壓過程(p恒定)

理想氣體過程

該過程滿足蓋-呂薩克定律(Gay-Lussac‘s Law)

當p,n一定時,由理想氣體狀態方程可知,V,T成正比,即V∝T;

什么樣的氣體可以看成理想氣體?

滿足理想氣體狀態方程(pV=nRT)的氣體,我們稱之為理想氣體

常溫下的大部分氣體,比如氧氣、二氧化碳、氮氣等氣體,都可以當成理想氣體來處理。

理想氣體可以忽略掉氣體平均分子勢能

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