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热气球 00 7 22 2 在气液固三种聚集状态中 气体最容易用分子模型进行研究 在物质的众多宏观性质中 p V T三者意义明确 易于测量 下列函数关系称为状态方程 f p V T n 0气体具有易压缩性 体积受压力和温度的影响很大 气体分子的无规则运动NH3 g 和HCl g 在空中化合成NH4Cl s 高氯酸铵分解放出大量气体 用于作火箭推进剂 引言 00 7 22 3 AmedeoAvogadro 1776 1856 anItalian RobertBoyle 1627 1691 BorninIreland JosephGay Lussac 1778 1850 Frenchman 气体理论的三位奠基者 理想气体状态方程 00 7 22 4 波义尔定律pV 常数 n T恒定 烧杯里的铅的重量增加 针管里的气体体积减小 随着烧瓶里的气体被抽出 药用蜀葵内含的气体体积膨胀 玻义尔J管 理想气体状态方程 波义耳定律的一个应用 气压水井 00 7 22 5 盖 吕萨克定律V T 常数 n p恒定 阿伏加德罗定律V n 常数 T p恒定 气球在液氮冷却作用下体积减小 理想气体状态方程 理想气体状态方程 上述三经验定律相结合 得到 pV nRT 式中R为摩尔气体常数 单位J mol 1 K 1 00 7 22 6 理想气体模型 任何物质内部分子之间都存在着相互作用 吸引力 范德华力 产生于永久偶极 诱导偶极及色散效应 排斥力 产生于两个分子的电子云之间和原子核之间 按兰纳德 琼斯理论 两个分子间的排斥作用和吸引作用分别与距离r的12次方和6次方成反比 总的作用势能为 两分子相距较远时 势能几乎为零 随着r减小 吸引力逐渐增强 势能逐渐下降 当r减至r0时 吸引作用达到最大 势能降到最低值 r进一步减小 势能增大 排斥力急剧增大 当r 时 势能恰好为零 00 7 22 7 理想气体 凡在任何温度 压力下均服从理想气体状态方程的气体称为理想气体 理想气体的两个特征 1 分子本身必定不占有体积 2 分子间无相互作用 解释 1 T恒定时 pVm 常数 意味着p Vm 0 2 p n V RT 表明在恒温下 气体分子碰撞器壁的压力与分子数密度成简单的比例关系 可见每一分子碰撞器壁的动量变化不受气体密度 或气体分子间距 的影响 而这只有在分子间没有相互作用时才有可能 理想气体状态方程近似适用于低压实际气体 易液化气体的适用压力范围较窄 难液化气体则相对较宽 理想气体模型 00 7 22 8 R pVm T只适用于理想气体 故不能从任意条件下的实际气体的实测pVT数据求得 理想气体在273 15K时的pVm 2271 11J mol 1 各种实际气体的pVm当p 0时也具有同样的值 由此可求出普适气体常数 R pVm p 0 T 8 3
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