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關于PV=nRT理想氣體狀態方程

更新時間:2024-04-15 文章作者:admin3 信息來源:http://wuliok.com 閱讀次數:

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理想氣體狀態方程 IpM物理好資源網(原物理ok網)



理想氣體狀態方程(ideal gas,equation of state of),也稱理想氣體定律或克拉佩龍方程,描述理想氣體狀態變化規律的方程。質量為m,摩爾質量為M的理想氣體,其狀態參量壓強p、體積V和絕對溫度T之間的函數關系為pV=mRT/M=nRT IpM物理好資源網(原物理ok網)


式中M和n分別是理想氣體的摩爾質量和物質的量;R是氣體常量。對于混合理想氣體,其壓強p是各組成部分的分壓強p1、 p2、……之和,故 IpM物理好資源網(原物理ok網)


pV=( p1+ p2+……)V=(n1+n2+……)RT,式中n1、n2、……是各組成部分的摩爾數。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


以上兩式是理想氣體和混合理想氣體的狀態方程,可由理想氣體嚴格遵循的氣體實驗定律得出,也可根據理想氣體的微觀模型,由氣體動理論導出。在壓強為幾個大氣壓以下時,各種實際氣體近似遵循理想氣體狀態方程,壓強越低,符合越好,在壓強趨于零的極限下,嚴格遵循。 IpM物理好資源網(原物理ok網)



公式 pV=nRT(克拉伯龍方程[1]) IpM物理好資源網(原物理ok網)


p為氣體壓強,單位Pa。V為氣體體積,單位m3。n為氣體的物質的量,單位mol,T為體系溫度,單 理想氣體狀態方程位K。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


R為比例系數,數值不同狀況下有所不同,單位是J/(mol·K) IpM物理好資源網(原物理ok網)


在摩爾表示的狀態方程中,R為比例常數,對任意理想氣體而言,R是一定的,約為8.31441±0.00026J/(mol·K)。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


如果采用質量表示狀態方程,pV=mrT,此時r是和氣體種類有關系的,r=R/M,M為此氣體的平均分子量IpM物理好資源網(原物理ok網)



推導經驗定律 IpM物理好資源網(原物理ok網)


(1)玻意耳定律(玻—馬定律) IpM物理好資源網(原物理ok網)


當n,T一定時 V,p成反比,即V∝(1/p)① IpM物理好資源網(原物理ok網)


(2)查理定律 IpM物理好資源網(原物理ok網)


當n,V一定時 p,T成正比,即p∝T ② IpM物理好資源網(原物理ok網)


(3)蓋-呂薩克定律 IpM物理好資源網(原物理ok網)


當n,p一定時 V,T成正比,即V∝T ③ IpM物理好資源網(原物理ok網)


(4)阿伏伽德羅定律 IpM物理好資源網(原物理ok網)


當T,p一定時 V,n成正比,即V∝n ④ IpM物理好資源網(原物理ok網)


由①②③④得 IpM物理好資源網(原物理ok網)


V∝(nT/p) ⑤ IpM物理好資源網(原物理ok網)


將⑤加上比例系數R得 IpM物理好資源網(原物理ok網)


V=(nRT)/p 即pV=nRT IpM物理好資源網(原物理ok網)


實際氣體中的問題當理想氣體狀態方程運用于實際氣體時會有所偏差,因為理想氣體的基本假設在實際氣體中并不成立。如實驗測定1 mol乙炔在20℃、101kPa時,體積為24.1 dm,,而同樣在20℃時,在842 kPa下,體積為0.114 dm,,它們相差很多,這是因為,它不是理想氣體所致。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


一般來說,沸點低的氣體在較高的溫度和較低的壓力時,更接近理想氣體,如氧氣的沸點為-183℃、氫氣沸點為-253℃,它們在常溫常壓下摩爾體積與理想值僅相差0.1%左右,而二氧化硫的沸點為-10℃,在常溫常壓下摩爾體積與理想值的相差達到了2.4%。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


應用一定量處于平衡態的氣體,其狀態由p、V和T刻劃,表達這幾個量之間的關系的方程稱之為氣體的狀態方程,不同的氣體有不同的狀態方程。但真實氣體的方程通常十分復雜,而理想氣體的狀態方程具有非常簡單的形式。 。IpM物理好資源網(原物理ok網)


雖然完全理想的氣體并不可能存在,但許多實際氣體,特別是那些不容易液化、凝華的氣體(如氦、氫氣、氧氣、氮氣等,由于氦氣不但體積小、互相之間作用力小、也是所有氣體中最難液化的,因此它是所有氣體中最接近理想氣體的氣體。)在常溫常壓下的性質已經十分接近于理想氣體。 IpM物理好資源網(原物理ok網)


此外,有時只需要粗略估算一些數據,使用這個方程會使計算變得方便很多。IpM物理好資源網(原物理ok網)

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