理想气体状态方程式.doc

理想气体状态方程式1 理想气体状态方程式 2 气体常数和摩尔气体常数理想气体状态方程式气体的状态可以用状态参数来确定，其中温度T、压力p和比体积v三个是基本状态参数。实践证明，要确定处于平衡状态的气体的状态，只要知道其任意两个独立状态参数的值，其它参数可以通过状态参数之间的关系式确定。这些关系中最为重要的是状态方程式。早在分子运动学说系统化之前，许多物理学家已对气体的状态变化作了大量的观察和实验研究，建立了一系列的实验定律。克拉贝龙根据前人的大量实验，提出了理想气体在状态变化时三个基本状态参数：绝对压力p、比体积v及绝对温度T之间的关系式，即理想气体的状态方程式：（2-1）式（2-1）是质量为1kg的理想气体状态方程式，该方程式也被称为克拉贝龙方程式。式中：气体的绝对压力，单位为Pa； v气体的比体积，单位为； T气体的热力学温度，单位为K； Rg气体常数，单位为 。从式（2-1）可看出，描述气体状态的三个基本状态参数、v、T 中，只有两个是独立的，只要给定三个基本状态参数中的任意二个，气体的状态就被确定了。若气体的质量为m千克，将式（2-1）两边各乘以m，则得m千克理想气体的状态方程式：（2-2）式中，V是质量为m kg气体的体积。如果用代表气体的摩尔质量，其单位为kg/mol，将式（2-1）两边各乘以则得：（a）式中为气体的摩尔体积。并以表示之；MRg为1mol气体的常数，以R表示，则上式可写成： 所以气体的物质的量为n（物质的量n以前习惯上称为摩尔数）的理想气体状态方程可写成：（2-3）式中V为物质的量为n的气体所占的体积，单位是。式（2-1）、（2-2）以及（2-3）是理想气体状态方程式，分别描写1kg、m kg和n mol气体状态变化的规律。 理想气体状态方程式是理想气体的、v、T间的函数关系，虽然形式简单，但需注意各参数的单位？返回气体常数和摩尔气体常数 克拉贝龙方程式中的比例系数气体常数Rg，与气体的状态无关，仅决定于气体的性质。几种常见气体的气体常数，见表2-1。 表2-1 几种常见气体的气体常数物质名称化学式分子量氢H22.0164124.0氦He4.0032077.0甲烷CH416.043518.3氨NH317.031488.2水蒸气H2O18.015461.5氮N228.013296.8一氧化碳CO28.011296.8二氧化碳CO244.010188.9氧O232.0259.8空气28.97287.0气体常数Rg的值随气体性质的不同而不同，在应用式（2-1）进行计算时必须预先从资料查得气体的Rg值。为避免这一麻烦，据式（2-3）利用摩尔气体常数R（也称通用气体常数、普适气体常数）进行计算可带来很大的方便。根据阿伏加德罗定律知：在同温同压下，1mol的任何气体都具有相同的体积。且由实验测得，在标准状态下（压力为101325Pa，温度为273.15K），1mol任何气体的体积都是22.41410-3m3。现将标准状态下的压力、温度及摩尔体积代入式（a）可得：(b)由此得出结论，对于各种气体，值都等于8.314510 J（molK）。它与气体的性质和状态无关，故称为通用气体常数。由式（b）可得：(2-4)由上式可知，只要知道气体的摩尔质量（1mol物质的质量，在数值上恰