理想氣體狀態(tài)方程

1、 研究對象研究對象 熱運動熱運動 : 構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不休止的無規(guī)運動休止的無規(guī)運動 .熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象 : 與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化。與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化。單個單個分子分子 無序、具有偶然性、遵循力學規(guī)律無序、具有偶然性、遵循力學規(guī)律.研究對象特征研究對象特征整體整體（大量分子）（大量分子） 服從統(tǒng)計規(guī)律服從統(tǒng)計規(guī)律 . 宏宏觀量：觀量：表示大量分子集體特征的物理量（可直表示大量分子集體特征的物理量（可直接測量）接測量）, 如如 等等 .TVp, 微微觀量：觀量：描述個別分子運動狀態(tài)的物理量（不可描述個別分子運動狀態(tài)的物理量（不可直接測量），

2、如分子的直接測量），如分子的 等等 .v,m宏宏觀量觀量微微觀量觀量統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均 研究方法研究方法1. 熱力學熱力學 宏宏觀觀描述描述 實驗經(jīng)驗總結(jié)，實驗經(jīng)驗總結(jié)， 給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)從能量觀點出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件換的關(guān)系和條件 . 1）具有可靠性；具有可靠性； 2）應(yīng)用宏觀參量應(yīng)用宏觀參量 .特點特點2. 氣體動理論氣體動理論 微微觀描述觀描述 研究大量數(shù)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模研究大量數(shù)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計方法型假設(shè)和統(tǒng)計方法 .兩種方法的關(guān)系兩種方法的關(guān)系

3、氣體動理論氣體動理論熱熱力學力學相輔相成相輔相成 1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)；揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)； 2）有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣 .特點特點RTMmPV 1. .壓強壓強P 從力學角度描寫氣體狀態(tài)的物理從力學角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。量。單位面積的壓力。單位面積的壓力。SFP國際單位：國際單位：牛頓牛頓/ /米米2，Nm- -2, , 帕（帕（Pa）1 Pa= =1 Nm- -2, , 常用單位：常用單位：大氣壓，大氣壓，atmPa10013.1atm151.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 二、狀態(tài)參量的含義二、狀態(tài)參量的含義其它單位：

4、其它單位：厘米厘米汞柱，汞柱，cmHg托，托，TorrPa101.333mmHg1Torr12Pa10333.1cmHg132. .體積體積 V 從幾何角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。從幾何角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。 -氣體分子氣體分子活動的空間活動的空間體積。體積。 對于對于理想氣體理想氣體分子大小不計，分子活分子大小不計，分子活動的空間體積就是動的空間體積就是容器的體積容器的體積。1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 二、狀態(tài)參量的含義二、狀態(tài)參量的含義國際單位：國際單位：米米3，m3常用單位：常用單位：升，升，ll3310m13. .溫度溫度T 從熱學角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。從熱

5、學角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。國際單位：國際單位：絕對溫標絕對溫標 T 開，開，k常用單位：常用單位：攝氏溫標攝氏溫標 t 度，度，C15.273tT1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 二、狀態(tài)參量的含義二、狀態(tài)參量的含義 理想氣體是一種理想化的模型，它的理想氣體是一種理想化的模型，它的模型有兩種。模型有兩種。宏觀模型宏觀模型溫度不太低溫度不太低壓強不太高壓強不太高1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程微觀模型微觀模型分子間的作用力不計分子間的作用力不計分子的體積不計分子的體積不計兩種模型是等價的，兩種模型是等價的，當氣體的壓強較

6、低時，當氣體的壓強較低時，氣體較稀薄，分子間的距離較大，則分子氣體較稀薄，分子間的距離較大，則分子間的作用力可忽略不計，且分子間的距離間的作用力可忽略不計，且分子間的距離遠遠大于分子本身的線度，分子的體積也遠遠大于分子本身的線度，分子的體積也可忽略不計。可忽略不計。 在外界條件一定的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部在外界條件一定的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部各處均勻一致，宏觀性質(zhì)不隨時間各處均勻一致，宏觀性質(zhì)不隨時間 t 改變。改變。 1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程例如：例如：在一個容器中間，在一個容器中間，有一隔板，一邊為真空，有一隔板，一邊為真空，另一邊盛有

7、氣體，如果另一邊盛有氣體，如果外界條件不變的情況下，外界條件不變的情況下，氣體處于氣體處于熱平衡態(tài)熱平衡態(tài)，當抽出隔板后，右邊的當抽出隔板后，右邊的氣體向左邊擴散，氣體氣體向左邊擴散，氣體密度不均勻，氣體處于密度不均勻，氣體處于非平衡態(tài)非平衡態(tài)，經(jīng)過一段時，經(jīng)過一段時間后，內(nèi)部均勻一致，間后，內(nèi)部均勻一致，達到新的達到新的熱平衡態(tài)熱平衡態(tài)。隔板隔板真空真空1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體處于熱平衡態(tài)下時，各狀態(tài)理想氣體處于熱平衡態(tài)下時，各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。參量之間的關(guān)系。RTMmPV1. 1. 摩爾數(shù)：摩爾數(shù)：Mm氣體質(zhì)量氣

8、體質(zhì)量摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量單位：摩爾，單位：摩爾，mol2. .普適氣體恒量普適氣體恒量 R1 -1 -kmolJ 31.8R1 -1 -kmollatm 082.0R1摩爾氣體在標準狀態(tài)下：摩爾氣體在標準狀態(tài)下：000RTVP000TVPR273104 .2210013.135-R2734 .22atm1lR或或1 -1 -kmolJ 31.81 -1 -kmollatm 082.01.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 二、狀態(tài)參量的含義二、狀態(tài)參量的含義RTMmPV 由理想氣體狀態(tài)方程由理想氣體狀態(tài)方程: :分子的質(zhì)量為分子的質(zhì)量為 m0，分子數(shù)為，分子數(shù)為 N，氣體質(zhì)量：氣體質(zhì)量

9、：0Nmm 摩爾質(zhì)量：摩爾質(zhì)量：00mNM N0為阿伏加德羅常數(shù)，為阿伏加德羅常數(shù)，23010022.6NRTmVNNmP0004.4.溫度公式溫度公式 / / 一、溫度公式一、溫度公式nkTTNRVNP0其中其中VNnk為玻爾茲曼常數(shù)為玻爾茲曼常數(shù)0NRk為分子數(shù)密度為分子數(shù)密度2310022.631.8k/J1038.123-4.4.溫度公式溫度公式 / / 一、溫度公式一、溫度公式nkTPTP. .理想氣體理想氣體. .處在熱平衡態(tài)處在熱平衡態(tài)RTMmPV理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程. .理想氣體理想氣體. .處在熱平衡態(tài)處在熱平衡態(tài)222111TVPTVP氣體定律氣體定律. .質(zhì)量

10、不變質(zhì)量不變. .同種氣體同種氣體1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 三、適用條件三、適用條件1. .理想氣體狀態(tài)方程：單位要配套使用理想氣體狀態(tài)方程：單位要配套使用RTMmPV PVTRPam3 k8. 31Jm ol-1k-1atmlk0. 082atmlm ol-1k-12. .氣體定律：方程兩邊單位統(tǒng)一氣體定律：方程兩邊單位統(tǒng)一222111TVPTVP1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 四、注意幾點四、注意幾點例：例：一氧氣瓶盛有體積為一氧氣瓶盛有體積為 V1= =30l，壓強為，壓強為 P1= =130 atm的氧氣，若壓強下降到的氧氣，若壓強下降到P2= =10 atm, ,就應(yīng)停止使用重新灌氣，有一車間每就應(yīng)停止使用重新灌氣，有一車間每天用掉天用掉 P3 = = 1 atm、V3 = = 40 l 的氧氣，問的氧氣，問這瓶氧氣能用幾天？設(shè)使用中溫度不變。這瓶氧氣能用幾天？設(shè)使用中溫度不變。解：解：由理想氣體狀態(tài)方程：由理想氣體狀態(tài)方程：RTMmPV有有RTPVMm 1.1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 / / 五、應(yīng)用舉例五、應(yīng)用舉例原氧氣瓶內(nèi)質(zhì)量原氧氣瓶內(nèi)質(zhì)量RTMVPm111氧氣瓶剩余質(zhì)量氧氣瓶剩余質(zhì)量RTM