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定义

  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气体。

扩展

扩充1

  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。

扩充2

  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273.15K)。

  当p,V,n,T的单位分别采用Pa(帕斯卡),m3(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/P2=T1/T2 或pt=P′0(1+t/273)

  式中P′0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”

  [1]

(perfectgas)。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,偏离才不显著。所以一般可认为温度大于500K或者压强不高于1.01×10^5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virial,rk,srk,qr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(Boyle'slaw)。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(Gay-Lussac'slaw)。理想气体在理论上占有重要地位,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

  (也称理想气体定律、克拉佩龙方程)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。它建立在波义耳定律查理定律盖-吕萨克定律等经验定律上。

理想气体状态方程式的推导过程

  首先对于同样摩尔质量n=1的气体

  有三个方程,PV=C1,P/T=C2,V/T=C3

  然后三个相乘,有(PV/T)^2=C1*C2*C3 [不能直接相乘]

  所以PV/T=根号(C1*C2*C3)=C(C为任意常数)

  然后取一摩尔的任意气体,测出P,V,T,算出常数C,

  例如在0度,即T=273K,此时大气压若为P=P0,则V=22.4 L,

  算出 定之为R,然后,当n增大后,保持P、T不变,则V'变为n*V,所以有PV'=P(nV)=nRT

状态方程的应用

  1.求平衡态下的参数

  2.两平衡状态间参数的计算

  3.标准状态与任意状态或密度间的换算

  4.气体体积膨胀系数

  理想气体对外膨胀可以分为两种情况:一、理想气体周围有其他物体。二、理想气体自由膨胀,即周围没有其他物体。第一种情况下,理想气体做功。第二种情况下,不做功。如果两个容器相连,其中一个容器内充满理想气体,另一个容器内是真空,将两个容器相连后理想气体膨胀充满两个容器,此时,理想气体不做功。一般情况下,如不做特别说明,则认为气体对外膨胀做功。

  一般情况下 ,理想气体状态方程的常用形式有两种 :PVT =P′V′T′ ①PV=mμRT②当某种理想气体从一个平衡态变化到另一个平衡态时 ,只要变化前后气体的质量没有增减,用①式解题比较方便。当所研究的气体涉及到质量和质量变化问题时 ,用②式求解比较简便。但在教学应用中发现 ,学生普遍对理想气体状态方程PVT =恒量中“恒量”的物理意义理解不深 ,进而对玻意耳—马略特定律、盖·吕萨克定律、查理定律的认识也欠深刻,对一些稍加变形的气态方程问题求解困难。在克服物理教学中这一难点时 ,应从分析气体定律中“恒量”的物理…

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