气体:理想气体定律与方程
气体动力学理论
- 气体的动力学理论气体中的分子在不断地运动
- 该理论做了以下假设:
- 气体分子移动得很快,很随意
- 分子几乎没有体积
- 气体分子之间不相互吸引或排斥(没有分子间作用力)
- 当气体分子相互碰撞时,动能不会损失(弹性碰撞)
- 气体的温度与分子的平均动能有关
- 符合气体动力学理论的气体叫做理想气体
- 然而,在现实中,气体并不完全符合这种描述但可能会非常接近,并被称为真实气体
理想气体
- 理想气体的体积取决于:
- 它的压力
- 它的温度
- 参见改变气体体积的页面气体压力
- 当气体加热(在恒定压力下)粒子获得更多动能并经历更多频繁的碰撞用容器壁
- 为了保持压力恒定,分子之间的距离就会越来越远,因此体积会增加
- 的体积因此,直接成比例到温度(恒压)
气体的体积在加热时增加以保持恒定的压力(a);体积与压力成正比(b)
理想气体定律的局限性
- 在非常高压力而且低温真实气体在以下条件下不符合动力学理论:
- 分子之间很接近
- 分子间存在瞬时偶极诱导偶极或永久偶极-永久偶极力
- 这些吸引力把分子拉离容器壁
- 分子的体积是不可忽略的
- 因此,真实气体不服从下面的动力学理论假设在高温高压下:
- 分子之间的引力为零(由于引力的作用,分子之间的引力为零)压力是较低的比理想气体的预期值要高)
- 气体分子的体积可以忽略不计(体积气体的能量是小比理想气体的预期值要高)
理想气体方程
- 的理想气体方程表示理想气体的压强、体积、温度和气体摩尔数之间的关系:
pV = nRT
p =压力(帕斯卡,Pa)
V =体积(m3.)
气体的摩尔数(mol)
R =气体常数(8.31 J K-1摩尔-1)
温度(开尔文,K)
- 理想气体方程也可以用来计算摩尔质量(米r)气体的
示例:计算气体的体积
回答
- 步骤1:重新整理理想气体方程,求出气体体积
- 步骤2:计算氧气所占的体积
p = 220 kPa = 220 000 Pa
N = 0.781 mol
R = 8.31 j k-1摩尔-1
T = 21oC = 294k
= 0.00867 m3.
= 8.67 dm3.
示例:计算气体的摩尔质量
回答
- 步骤1:重新整理理想气体方程,求出气体的摩尔数
- 步骤2:计算气体的摩尔数
p = 300 kPa = 300 000 Pa
V = 1000厘米3.= 0.001 m3.
R = 8.31 j k-1摩尔-1
T = 23oC = 296 k
- 步骤3:用气体的摩尔数来计算摩尔质量
考试技巧
理想气体零颗粒体积(粒子非常小)和没有分子间的吸引力或斥力。来计算温度开尔文,摄氏温度加273。One hundred.oC是373开尔文。记住:一个理想气体会有一个体积这是直接成比例到温度而且成反比到压力。