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理想气体状态方程

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理想气体状态方程

理想气体状态方程,又称理想气体定律、普适气体定律,是描述理想气体在处于平衡态时,压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。

理想气体状态方程建立在玻义耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律的基础上。

理想气体状态方程

理想气体状态方程是由研究低压下气体的行为导出的。但各气体在适用理想气体状态方程时多少有些偏差;压力越低,偏差越小,在极低压力下理想气体状态方程可较准确地描述气体的行为。极低的压强意味着分子之间的距离非常大,此时分子之间的相互作用非常小;又意味着分子本身所占的体积与此时气体所具有的非常大的体积相比可忽略不计,因而分子可近似被看作是没有体积的质点。于是从极低压力气体的行为触发,抽象提出理想气体的概念。

理想气体状态方程表达式

理想气体状态方程数学表达式为:

pV=nRT

方程有4个变量,其意义描述如下:

p是指理想气体的压强

V为理想气体的体积;

n表示气体物质的量;

T表示理想气体的热力学温度

还有一个常量R,R为理想气体常数。

从数学角度可以看出,理想气体状态方程变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广而著称,对常温常压下的空气也近似地适用。

理想气体状态方程的特殊情况

1.理想气体状态方程的恒温过程(T恒定)

该过程满足玻义耳定律(玻—马定律)(Boyles‘s Law)

当n,T一定时,由理想气体状态方程可知,V,p成反比,即V∝(1/p);

2.理想气体状态方程的等容过程(V恒定)

该过程满足查理定律(Charles’s Law)

当n,V一定时,由理想气体状态方程可知,T,p成正比,即p∝T;

3.理想气体状态方程的等压过程(p恒定)

理想气体过程

该过程满足盖-吕萨克定律(Gay-Lussac‘s Law)

当p,n一定时,由理想气体状态方程可知,V,T成正比,即V∝T;

什么样的气体可以看成理想气体?

满足理想气体状态方程(pV=nRT)的气体,我们称之为理想气体

常温下的大部分气体,比如氧气、二氧化碳、氮气等气体,都可以当成理想气体来处理。

理想气体可以忽略掉气体平均分子势能


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