《气体实验定律和理想气体的定义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体实验定律和理想气体的定义（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、气体实验定律气体实验定律，即关于气体热学行为的 5 个基本实验定律，也是建立理想气体概念的实验依据。这 5 个定理分别是：玻意耳定理、盖吕萨克定律、查理定律、阿伏伽德罗定律、道耳顿定律。玻意耳定律一定质量的气体，当温度保持不变时，它的压强 p 和体积 V 的乘积等于常量，即 pV常量式中常量由气体的性质、质量和温度确定。 盖 吕萨克定律一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积 V 随温度 t 线性地变化，即 VV 0(1avt)式中 V0，V 分别是 0和 t时气体的体积；av 是压力不变时气体的体膨胀系数。实验测定，各种气体的 av1273 。 查理定律一定质量的气体，当体积保持不变时，它
2、的压力 p 随温度 t 线性地变化，即 pp 0(1apt)式中 p0，p 分别是 0和 t时气体的压强， ap 是体积不变的气体的压力温度系数。实验测定，各种气体的 ap1273 。 实验表明，对空气来说，在室温和大气压下，以上三条定律近似正确，温度越高，压力越低，准确度越高 ；反之，温度越低，压力越高，偏离越大。( 以空气为例，在 0，若压强为 1 大气压时体积为 1 升，即 pV 等于 1 大气压 升，则当压力增为 500 和 1000 大气压时，pV 乘积增为 1.34 和 1.99 大气压 升，有明显差别。 )另外，同种气体的 av、ap 都随温度变化，且稍有差别；不同气体的 av、
3、ap 也略有不同。温度越高，压力越低，这些差别就小，常温下在压力趋于零的极限情形，对于一切气体，avap1273.15。 阿 伏 伽 德 罗 定 律在相同的温度和压力下，1 摩尔任何气体都占有同样的体积。在 T0273.15K 和 p01 大气压的标准状态下，1 摩尔任何气体所占体积为 V022.4141010 -3 米 3摩尔(m 3mol-1)。它也可表述为：在相同的温度和压力下，相同体积的任何气体的分子数(或摩尔数) 相等。在标准状态下，单位体积气体的分子数即 J.洛喜密脱常量为 n02.68677310 25m-3，因此，1 摩尔气体所含分子数为 NA6.02213671023 mol
4、-1 称为阿伏伽德罗常量。根据摩尔的定义，组成物质系统的基本单元可以是原子，分子，也可以是离子，电子，其他粒子或这些粒子的特定组合。因此，阿伏伽德罗定律也可推广为，1 摩尔任何物质所包含的基本单元数都等于阿伏伽德罗常量。以上讨论限于化学纯气体。 道 耳 顿 定 律混合气体的压力等于各成分的分压力之和。某一成分的分压力是指该成分单独存在时（即在与混合气体的温度、体积相同，且与混合气体中所含该成分的摩尔数相等的条件下，以化学纯状态存在时）的压力。 以上 5 个气体实验定律分别是 1662 年 R.玻意耳，1802 年盖吕萨克，1785 年 J.A.C.查理，1811 年 A.阿伏伽德罗，1802
5、年 J.道耳顿提出的。理想气体定义定义 1：一种具有以下特点的气体：(1)服从马略特和盖- 吕萨克定律，因而满足理想气体的状态方程。(2)内能仅是温度的函数。(3)比热容与温度无关。 定义 2：严格遵守理想气体状态方程 pV=nRT 的假想气体。 理想气体严格遵从气态方程(PV=(m/M)RT=nRT)的气体，叫做理想气体 .有些书上，指符合气体三大定律的气体。)从微观角度来看是指：分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体，称为是理想气体。分子本身不占有体积,分子之间没有作用力,实际不存在的假想气体。当温度不是很低或很高、压力不是很低或很高，或没有其他特殊条件时，一般气体均可视为理想
6、气体。 拓展理想气体应该是这样的气体： 1、分子体积与气体体积相比可以忽略不计； 2、分子之间没有相互吸引力； 3、分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。 4、在容器中，在未碰撞时考虑为作匀速运动，气体分子碰撞时发生速度交换，无动能损失。5、解热学题的时候，简单的认为是分子势能为零，分子动能不为零。 6、理想气体的内能是分子动能之和。 气态方程全名为理想气体状态方程，一般指克拉珀龙方程：pV=nRT。其中 p 为压强，V 为体积，n 为物质的量，R 为普适气 体 常 量 ，T 为绝 对 温 度 （T 的单位为开 尔 文 (字母为K)，数值为摄氏温度加 273.15，如 0即为 27
7、3.15K） 。 当 p，V，n，T 的单位分别采用 Pa(帕斯卡)，m 3(立方米)，mol ，K 时，R 的数值为8.31。该方程严格意义上来说只适用于理想气体，但近似可用于非极端情况（低温或高压）的真实气体（包括常温常压） 。 另外指的是克拉珀龙方程来源的三个实验定律：玻-马定律、盖 吕萨克定律和查理定律，以及直接结论 pV/T=恒量。 波义耳-马略特定律：在等 温 过 程 中，一定质量的气体的压强跟其体积成反比。即在温度不变时任一状态下压强与体积的乘积是一常数。即 p1V1=p2V2。 盖 吕 萨 克 定 律 ：一定质量的气体，在压强不变的条件下， 温度每升高（或降低）1，它的体积的增
8、加（或减少）量等于 0时体积的 1/273。 查理定律指出，一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热 力 学 温 度 成正比。即 P1/P2T 1/T2 或 ptP 0（1 t/273） ，式中 P0 为 0时气体的压强，t 为摄氏温度。 综合以上三个定律可得 pV/T=恒量，经实验可得该恒量与气体的物质的量成正比，得到克拉珀龙方程。 说 明1、 理 想 气 体 又 称 “完 全 气 体 ”理想气体是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。人们把假想的，在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。就是说：一切实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度较高，压强不大时，偏离才不显
9、著。所以一般可认为温度大于 500K或者压强不高于 1.01105 帕时的气体为理想气体。 2、 理 想 气 体 是 一 种 理 想 化 的 模 型实际并不存在。实际气体中，凡是本身不易被液化的气体，它们的性质很近似理想气体，其中最接近理想气体的是氢气和氦气。一般气体在压 强 不太大、温 度 不太低的条件下，它们的性质也非常接近理想气体。因此常常把实际气体当作理想气体来处理。这样对研究问题，尤其是计算方面可以大大简化。 3、 气 体 处 于 高 压 或 者 低 温 条 件 下它们的状态变化就较显著地偏离气态方程，对方程需要按实际情况加以修正。修正的方法很多，过去常用的一种修正方程叫做范 德 瓦
10、 耳 斯 方 程 。它是以考虑分子间的相互作用以及分子本身的体积为前提，对理想气体状态方程进行修正的。现在已经退出历史舞台，常用的有方程。 在各种温度、压强的条件下，其状态皆服从方程 pV=nRT 的气体。又称完美气体。它是实际气体在压强不断降低情况下的极限，或者说是当压强趋近于零时所有气体的共同特性，即零压时所有实际气体都具有理想气体性质。pV=nRT 称为理 想 气 体 状 态 方 程 ，或称理想气体定律。在 n、T 一定时，则 pV=常数，即其压强与体积成反比，这就是波义耳定律。若 n、p 一定，则 V/T=常数，即气体体积与其温度成正比，就是盖吕萨克定律。理想气体在理论上占有重要地位，
11、而在实际工作中可利用它的有关性质与规律作近似计算。 理 想 气 体 状 态 方 程设某一容器内有一定的质量为 M ，摩尔质量为 的理想气体，初始的平衡状态为，在状态发生改变后，过渡到新的平衡态 ，其中间可以经过各种不同的过程。由气体的实验定律可以推导出气体在初、末两个平衡态的六个状态参量的关系为(1) 上式(1)即为理想气体状态方程的初步形式。关系式(1)不仅适用于 、 两个平衡态，还可推广到其他任何平衡态，即 恒量其中 为标准状态下气体的状态参量。由阿伏伽德罗定律，在 ，时，1mol 任何气体的体积都为 ，则摩尔数为 的理想气体在标准状态下的体积为 ，代入上式，可得 我们引进一个对任何气体都
12、普遍适用的常量 R，称为普适气体常量： 则上式可写成简单的形式： (2)上式表示了理想气体在任一平衡态下各宏观状态参量 之间的关系，称为理想气体状态方程。理想气体状态方程还可以化为另一种常用的形式,即(3)其中 n 为单位气体体积内分子的个数，称为气体分子数密度；称为玻耳兹曼常量，而 称为阿伏加德罗常量。理 想 气 体 状 态 方 程 ， 也 称 理 想 气 体 定 律 或 克 拉 佩 龙 方 程 ， 描 述 理 想 气 体 状 态 变 化规 律 的 方 程 。 质 量 为 m， 摩 尔 质 量 为 M 的 理 想 气 体 ， 其 状 态 参 量 压 强 p、 体 积 V 和绝 对 温 度 T 之 间 的 函 数 关 系 为 pV=mRT/M=nRT 式中 M 和 n 分别是理想气体的摩尔质量和物质的量；R 是气 体 常 量 。对于混合理想气体，其压强 p 是各组成部分的分压强 p1、 p2、之和，故 pV=（ p1+ p2+）V=(n1+n2+)RT，式中 n1、 n2、是各组成部分的摩 尔 数。 以上两式是理想气体和混合理想气体的状态方程，可由理想气体严格遵循的气 体 实 验定 律 得出，也可根据理想气体的微观模型，由气 体 动 理 论 导出。在压强为几个大气压以下时，各种实际气体近似遵循理想气体状态方程，压强越低，符合越好，在压强趋于零的极限下，严格遵循。
