理想气体定律是状态方程之一。虽然该定律描述了理想气体的行为,但该方程在许多条件下适用于实际气体,因此它是一个值得学习使用的有用方程。理想气体定律可表示为:
PV=NkT
式中:P=大气中的绝对压力V=体积(通常以升为单位)n=气体粒子数K=玻尔兹曼常数(1.38·10−23J·K−1) T=以开尔文为单位的温度
理想气体定律可用国际单位制表示,其中压力单位为帕斯卡,体积单位为立方米,N变为N,表示为摩尔,k替换为R,气体常数(8.314 J·k−1·mol−1):
PV=nRT
理想气体定律适用于理想气体。理想气体包含的分子尺寸可以忽略不计,其平均摩尔动能仅取决于温度。理想气体定律不考虑分子间作用力和分子尺寸。理想气体定律最适用于低压和高温下的单原子气体。压力越低越好,因为分子之间的平均距离比分子大小大得多。提高温度有助于提高分子的动能,使分子间的吸引力降低。
有两种不同的方法可以将理想转化为法律。理解该定律的一个简单方法是将其视为阿伏伽德罗定律和组合气体定律的组合。组合气体定律可表示为:
PV/T=C
式中,C是一个常数,该常数与气体的量或气体的摩尔数n成正比。这是阿伏伽德罗定律:
C=nR
式中,R为通用气体常数或比例系数。结合法律:
PV/T=nR将两侧乘以T收益率:PV=nRT
理想气体与非理想气体问题侧气体定律-定容侧气体定律-分压侧气体定律-计算侧分子气体定律-求解侧压力侧气体定律-求解温度
热力学过程的理想气体方程
过程(常数) | KnownRatio | P2 | V2 | T2 |
等压(P) | V2/V1T2/T1 | P2=P1P2=P1 | V2=V1(V2/V1)V2=V1(T2/T1) | T2=T1(V2/V1)T2=T1(T2/T1) |
等容线(V) | P2/P1T2/T1 | P2=P1(P2/P1)P2=P1(T2/T1) | V2=V1V2=V1 | T2=T1(P2/P1)T2=T1(T2/T1) |
等温(T) | P2/P1V2/V1 | P2=P1(P2/P1)P2=P1/(V2/V1) | V2=V1/(P2/P1)V2=V1(V2/V1) | T2=T1T2=T1 |
等熵变非绝热(熵) | P2/P1V2/V1T2/T1 | P2=P1(P2/P1)P2=P1(V2/V1)−γP2=P1(T2/T1)γ/(γ)− 1) | V2=V1(P2/P1)(−1/γ)V2=V1(V2/V1)V2=V1(T2/T1)1/(1)− γ) | T2=T1(P2/P1)(1− 1/γ)T2=T1(V2/V1)(1− γ) T2=T1(T2/T1) |
多方(PVn) | P2/P1V2/V1T2/T1 | P2=P1(P2/P1)P2=P1(V2/V1)−nP2=P1(T2/T1)n/(n)− 1) | V2=V1(P2/P1)(-1/n)V2=V1(V2/V1)V2=V1(T2/T1)1/(1)− n) | T2=T1(P2/P1)(1-1/n)T2=T1(V2/V1)(1−n) T2=T1(T2/T1) |
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