理想气体的状态方程

一、理想气体的状态方程

1、理想气体

(1)定义 :在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。

(2)条件:实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体。

①宏观上讲:理想气体是理想化模型,是对实际气体的科学抽象;严格遵守气体实验定律。

②微观上讲:

a.气体分子大小忽略不计,分子视为质点;

b.除了碰撞外,无分子间作用的引力和斥力;

c.从能量上看,由于忽略了分子力,因此无分子势能,气体的内能等于所有气体分子热运动的动能之和,内能只与温度有关。

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2、理想气体的状态方程

(1)内容:一定质量的某种理想气体,在从状态1变化到状态2时,尽管其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。

(2)理想气体的状态方程

p1V1/T1=p2V2/T2或pV/T=C.

(3)气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例.当温度不变时,即为玻意耳定律;当体积不变时,即为查理定律;当压强不变时,即为盖-吕萨克定律。

(4)说明:公式适用条件是温度不太低,压强不太大;pV/T=C,式中C由其他的种类和质量决定,与其他参量无关。

 

二、气体热现象的微观意义

1、气体温度的微观意义

(1)气体分子的速率各不相同,但遵守速率分布规律,即出现“中间多,两头少”的分布规律,如图所示,当温度升高时,速率大的分子增多,速率小的分子减少,分子的平均速率增大,平均动能也增大。

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(2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比,即T=aEk,其中a是比例常数。

 

三、气体压强的微观意义

1、产生原因:由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力,而产生压强。

2、决定因素

(1)微观因素:

①气体分子密集程度:气体分子密集程度越大,在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数就多,气体压强就大。

②气体分子的平均动能:气体的温度越高,气体分子的平均动能就大,气体分子与器壁碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲击力就大。

分子的平均速率越大,单位时间内器壁受气体碰撞次数就越多,气体压强就越大。

(2)宏观因素:

①与温度有关:在体积不变的情况下,温度越高气体的,平均动能越大,气体的压强越大。

②与气体的体积有关:在温度不变的情况下,气体越小,气体分子的密度越大,气体压强越大。

 

3、气体的体积、温度、压强之间的关系

(1)一定质量的气体的压强、体积的关系(温度不变)

一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强增大,体积减小;体积增大,压强减小.

(2)一定质量的气体的压强、温度的关系(体积不变)

一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度增大压强增大;温度减小,压强减小.

(3)一定质量气体的体积、温度的关系(压强不变)

一定质量的气体,在压强不变的情况下,温度增大,体积增大;温度减小体积减小.