理想气体状态方程
一. 气体实验定律:
描述气体状态的状态参量有三个:压强p与体积V与温度T,热力学温度T与摄氏温度
的换算关系是:
,通过实验,可以得到三个气体实验定律:
1 当m、M、T一定(等温过程)时,
称为玻意耳定律(玻意耳—马略特定律)
②当m、M、V一定(等容过程)时
称为查理定律
③当m、M、p一定(等压过程)时
称为盖·吕萨克定律
这三个定律是一定质量的气体的三个状态参量中一个保持不变时,另外两个状态参量之间的变化所遵循的规律,玻意耳定律表示在温度不变时,压强与体积变化所遵循的规律,而查理定律是一定质量的气体在体积不变时,压强与温度变化时所遵循的规律,盖·吕萨克定律表示在压强不变时,体积与温度变化所遵循的规律。
二.理想气体:
在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质(如:氧气、氢气等)液化的方法是降低温度和增大压强,这就是说,当温度足够低或压强足够大时,任何气体都被液化了,当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明:在较低温度或较大压强下,气体即使未被液化,它们的实验数据也与三个定律计算出的数据有较大的误差。我们假设这样一种气体,它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循三个实验定律。我们把这样的气体叫做“理想气体”。
理想气体是不存在的,理想气体仅是从实际气体抽象出来的一个模型,但在温度不太低、压强不太大时,实际气体可以当作理想气体处理。
一定质量的理想气体的三个状态参量都变化时,应遵循什么样的规律呢?
三.理想气体状态方程:
(一)由三个实验定律,可以得出:
此式是由气体的两个状态的参量表示的理想气体状态方程。
(1)上式表明:一定质量的某种气体,尽管p、V、T这三个状态参量都可改变,但是
是不变的,总等于一个常量C.
(2)设气体从状态1(p1、V1、T1)变到状态2(p2、V2、T2),则有:
.
(3)适用条件:
①气体的质量一定;
②气体的温度不太低,压强不太大.
(二)一个状态的参量表示的理想气体的状态方程(克拉珀龙方程)
或
【习
题
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】:
1.一水银气压计中混进了空气,因而在27℃,外界大气压为758mmHg时,这个水银气压计的读数为738mmHg,此时管中水银面距管顶80mm,当温度降至-3℃时,这个气压计的读数为743mmHg,求此时的实际大气压值为多少mmHg?
按以下步骤解答此题:
(1)该题研究对象是什么?
混入水银气压计中的空气.
(2)画出该题两个状态的示意图:
(3)分别写出两个状态的状态参量:
p1=758-738=20mmHg,
V1=80Smm3(S是管的横截面积) T1=273+27=300K,
p2=p-743mmHg V2=(738+80-743)S=75Smm3 T2=273+(-3)=270K
(4)将数据代入理想气体状态方程:
解得 p=762.2mmHg
2.在一端封闭粗细均匀的细玻璃管中,用16cm长的水银柱封入适量的空气。当把玻璃管竖直放置,开口向上是,管内空气柱长是15cm,开口朝下时,管内空气柱长是23cm;求这时的大气压强。当把管子水平放置时,管内空气柱的长度是多少?
3. 一容器内装有氧气100克,压强为10atm,温度为320K,因容器漏气,经若干时间后,压强降到原来的5/8,温度降到300K。问(1)容器的容积为多少?(2)漏掉了多少氧气?