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理想气体的状态方程

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2023-06-04

一、理想气体
玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律,都是在压强不太 大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的。当压强很大、温度很低时,上述定律的计算结果与实际测量结果有很大的差别。

尽管如此,很多实际气体,特别是那些不容易液化的气体,如氢气、氧气、氮气、氦气 等,在通常温度和压强下,其性质与实验定律的结论符合得很好。

理想气体:为了研究方便,可以设想 一种气体,在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做理想气体 (ideal gas)。

实际看作理想气体的条件:压强不太大、温度不太低。

理想气体是不存在的,是一种理想模型。在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。

理想气体的状态实验 
你对理想气体怎么看?
从微观上说:分子间以及分子和器壁间,除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。

从能量上说:理想气体的微观本质是忽略了分子力,没有分子势能,理想气体的内能只有分子动能。一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关。

玻意耳实验的示意图 

二、理想气体的状态方程
内容:一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时,尽管p、V、T都可能改变,但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。

理想气体的状态方程 
式中 C 是与 p、V、T 无关的常量。

适用条件:一定质量的某种理想气体

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)

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;

理想气体的状态方程 

 


三、例题和练习:
例题:一定质量的某种理想气体由状态 A 变为状态D,其有关数据如图8.3-2所示。若状态D 的压强是 10^4 Pa,状态 A 的压强是多少?

解 从题目所给的条件可以看出,A、D两个 状态中共有 5 个状态参量是已知的

理想气体状态方程的求解 
根据题意,研究的对象是一种理想气体,而 且质量是一定的。由理想气体状态方程把这些状态参量联系起来,即

理想气体状态方程的例题求解 
练习:

1.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系正确的是(  )

理想气体状态方程例题 
2.如图所示,一定质量的理想气体,由状态A沿直线AB变化到B,在此过程中,气体分子的平均速率的变化情况是( )

A、不断增大

B、不断减小

C、先减小后增大

D、先增大后减小

理想气体方程 
3.对于一定质量的理想气体,可能发生的过程是(多项选择) 

A.气体的压强增大、温度升高,体积增大

B.气体的压强增大、温度不变,体积增大

C.气体的压强减小、温度降低,体积不变

D.气体的压强减小、温度升高,体积减小

4.封闭在容器中的气体,当温度升高时,下面的哪个说法是正确的(   )(不计容器的膨胀)

A.密度和压强均增大;  

B.密度增大,压强减小;

C.密度不变,压强增大; 

D.密度增大,压强不变。  

参考答案:1.D 2.D 3.AC 4.C

 

Tags:理想气体,状态方程,热力学  
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