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理想氣體
鎖定
理想氣體(ideal gas)是研究氣體性質的一個物理模型。
理想氣體定義
嚴格遵從氣態方程(PV=(m/M)RT=nRT)(n為物質的量)的氣體,叫做理想氣體(Ideal gas,有些書上,指嚴格符合氣體三大定律的氣體。)
從微觀角度來看是指:氣體分子本身的體積為0,,氣體分子間不存在作用力,不計分子勢能的氣體稱為是理想氣體。
理想氣體方程介紹
氣態方程全名為理想氣體狀態方程:pV=nRT。其中p為壓強,V為體積,n為物質的量,R為普適氣體常量,T為絕對温度(單位為開爾文,字母為K,數值為攝氏温度加273.15,如0℃即為273.15K)。(當p,V,n,T的單位分別採用Pa(帕斯卡),m3(立方米),mol,K時,R的數值為8.31J/(mol*K)。)
該方程嚴格意義上來説只適用於理想氣體,但近似可用於非極端情況(高温低壓)的真實氣體(包括常温常壓)。
理想氣體性質
1.分子體積與氣體分子之間的平均距離相比可以忽略不計;
2.分子之間沒有相互作用力,不計分子勢能;
理想氣體推導
蓋·呂薩克定律:一定質量的氣體,在壓強不變的條件下, 温度每升高(或降低)1℃,它的體積的增加(或減少)量等於0℃時體積的1/273。即V1/T1=V2/T2=C2(常量)。
理想氣體説明
理想氣體理想氣體
在各種温度、壓強的條件下,其狀態皆服從方程pV=nRT的氣體稱理想氣體(ideal gas),是理論上假想的一種把實際氣體性質加以簡化的氣體。人們把假想的,在任何情況下都嚴格遵守氣體三定律的氣體稱為理想氣體。就是説:一切實際氣體並不嚴格遵循這些定律,只有在温度較高,壓強不大時,偏離才不顯著。所以一般可認為温度大於500K或者壓強不高於1.01×10^5帕時的氣體為理想氣體。
進一步説,理想氣體是實際氣體在壓強不斷降低情況下的極限,或者説是當壓強趨近於零時所有氣體的共同特性,即零壓時所有實際氣體都具有理想氣體性質。在n、T一定時,則pV=常數,即其壓強與體積成反比,這就是波意耳定律(Boyle's law)。若n、p一定,則V/T=常數,即氣體體積與其温度成正比,就是蓋·呂薩克定律(J.L.Gay-Lus-sac's law)。理想氣體在理論上佔有重要地位,而在實際工作中可利用它的有關性質與規律作近似計算。
理想氣體模型
理想氣體是一種理想化的模型,實際並不存在。實際氣體中,凡是本身不易被液化的氣體,它們的性質很近似理想氣體,其中最接近理想氣體的是氫氣和氦氣。一般氣體在壓強不太大、温度不太低的條件下,它們的性質也非常接近理想氣體。因此常常把實際氣體當作理想氣體來處理。這樣對研究問題,尤其是計算方面可以大大簡化。
理想氣體高壓低温
高壓或低温氣體的狀態變化就較顯著地偏離氣態方程,對方程需要按實際情況加以修正。修正的方法很多,過去常用的一種修正方程叫做範德華方程。它是以考慮分子間的相互作用以及分子本身的體積為前提,對理想氣體狀態方程進行修正的。 已經退出歷史舞台,常用的有virial,rk,srk,qr方程。
理想氣體應用
1.求平衡態下的參數
2.兩平衡狀態間參數的計算
3.標準狀態與任意狀態或密度間的換算
4.氣體體積膨脹係數
理想氣體對外膨脹可以分為兩種情況:一、理想氣體周圍有其他物體。二、理想氣體自由膨脹,即周圍沒有其他物體。第一種情況下,理想氣體做功。第二種情況下,不做功。如果兩個容器相連,其中一個容器內充滿理想氣體,另一個容器內是真空,將兩個容器相連後理想氣體膨脹充滿兩個容器,此時,理想氣體不做功,且選取任何一箇中間過程也不做功。一般情況下,如不做特別説明,則認為氣體對外膨脹做功。