什么是理想气体_什么是理想气体的微观模型

admin 4 2021-10-10 07:48:38

研究一个问题时,不管它属于什么领域,有一个通用的基本原则:

必须想办法弄清楚,影响这个问题的基本因素有哪些

“气体动理论”,研究的是气体的热运动规律。那么,影响气体的宏观性态的因素有哪一些呢?

1、气体有什么描述参量?

研究对象:一定量的气体(想象密闭到罐子容器中的空气)

什么是理想气体_什么是理想气体的微观模型

1)体积 V

这是一个几何量,是一个可测量可计算的空间量

2)压强 P

压强是单位面积上承受压力的反映。这是一个力学的量

什么是理想气体_什么是理想气体的微观模型

3)温度 T

这是一个热力学量

以上的三个量,从宏观角度描述了一定量气体的性态,这三个量也叫做气体的物态参量。

那么,为什么这三个物理量就能宏观的描述气体性态呢?

2、“理想气体”三大实验定律

既然出现新的名词,那就有必要先来解释下,什么是“理想气体”:

一定量的气体,温度不太低(与室温比),压强(与大气压比)不太大的情况下,就是理想气体。

看出来了吗?理想气体,就是对气体的三个物态参量做了一些限制。在这种适用条件下,物理学家通过实验发现了几个定律。

2.1、波义耳定律

1662年,英国化学家波义耳通过实验发现:

“在密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系。”

波义耳定律的数学描述(T不变)

这个定律看上去形式简单,意义简直不要太大:它是第一个描述气体热运动的定律,而且是一个数量公式。

2.2、盖-吕萨克定律

1802年,法国化学家、物理学家盖·吕萨克通过实验发现:

“压强不变时,一定质量气体的体积跟热力学温度成正比。”

盖·吕萨克定律(压强保持不变)

2.3、查理定律

查理是和盖·吕萨克同一时期的法国科学家,通过实验发现:

“一定质量的气体,当其体积一定时,它的压强与热力学温度成正比。”

查理定律(体积不变)

以上就是关于气体三大实验定律。这三大实验定律的研究对象都是一定量的气体,描述的是气体的体积,压强,温度之间的关系。所以说,这三大实验定律的发现,也从另一个角度确定了气体宏观性态研究的三大参量。

理想气体的物态方程

对于一定量的气体,上面的三大实验定律从宏观上揭示了气体性态的规律。1811年,意大利化学家阿伏伽德罗,发表了一个气体分子论的假说,也就是阿伏加德罗定律:

“同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数。”

对于理想气体来说,三大物态参量之间存在着一个复杂的变化关系。根据三大实验定律和阿伏加德罗定律,理想气体的物态方程:

理想气体物态方程

其中,N是一定量气体中的气体分子总数;k是玻尔兹曼常量。

上面的方程也常常表述为以下形式:

理想气体物态方程

其中,n是气体分子的密度,N/V

到此,气体的宏观三大特征量与微观分子数量之间的联系建立了,我们已经入门了气体的热动力学基础。

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