理想气体

2021-10-31 10:06:31倚天问剑03:54 76
声音简介
理想气体

ideal gas

定义:理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。从微观角度看,它是分子本身的体积和分子间的作用力可以忽略不计的气体。

学科:计量学_化学_基础名词

相关名词:压强 体积 温度

【延伸阅读】

如果把充气包装的食品带到高山上,由于气压降低让气体的体积增大,包装袋会越来越鼓胀。气体的状态发生变化时,它的压强(P)、体积(V)、温度(T)之间通常遵守着PV=nRT所展示的简单关系。式中n为气体物量,R为通用气体常数,R=8.314(J/mol·K)。这一公式称为理想气体状态方程。

在日常条件下,用这个公式进行计算得到的值都非常准确,而在低温和高压等特殊条件下,计算结果则会产生偏差。产生偏差的原因是,这个公式成立的前提条件正是将气体看作是理想气体。那么,理想气体究竟是什么呢?

理想气体忽略了实际气体的复杂情况,在现实中并不存在。首先,它认为气体分子的体积为零,将分子看成是有质量的几何点,也就是说,它回避了实际上不同种类气体分子的大小各不相同的问题。其次,它假设分子间没有相互吸引和排斥,即不计分子势能,分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的,不造成动能损失。正是忽略了这些要素,气体状态方程才得以被简化。

可是,实际气体分子是有大小区别的,分子之间也是存在着引力的。当这些条件的影响不能被忽视的时候,简单地由PV=nRT计算出来的值和实际情况间的偏差就会很大。比如,在非常大的压力之下,分子之间的距离非常接近,或者温度非常低,分子之间更加容易互相吸引,这时分子间的相互作用增强,偏差就是不可忽视的。

为此,物理学家范德瓦耳斯(van der Waals,1837—1923)在19世纪后半叶提出了更加接近于实际气体的新的方程,这就是范德瓦耳斯状态方程。这个方程相对于理想气体状态方程增加了对压力和体积偏差的修正。方程考虑了在实际气体中,分子间的引力减小的部分压力,分子的大小占据的部分体积。在需要更加精确计算的时候,必须使用这个公式。

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