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理想气体

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理想气体为假想的气体。其假设为:

  • 气体分子本身不占有体积
  • 气体分子持续以直线运动,并且与容器器壁间发生弹性碰撞,因而对器壁施加压强
  • 气体分子间无作用力,亦即不吸引也不排斥
  • 气体分子的平均能量与开尔文温度成正比

其特性为:

  • 理想气体适用理想气体状态方程
  • 理想气体绝不液化或固化

真实气体在愈低压、愈高温的状态,气体分子间作用力愈小,性质愈接近理想气体。最接近理想气体的气体为氦气

理想气体状态方程

理想气体状态方程是描述理想气体处于平衡态时的状态方程。他建立在波以耳定律查理定律盖-吕萨克定律阿伏伽德罗定律等经验定律上。

处于平衡态的气体,其状态可以用两个独立变数,压强P和体积V,来描写它的平衡态,温度T是压强P和体积V的函数,表达这几个量之间的关系的方程称之为气体的状态方程。不同的气体有不同的状态方程。这些方程通常很复杂。但在压强很小,温度不太高也不太低的情况下,各种气体的行为都趋于理想气体。理想气体的状态方程具有非常简单的形式。

理想气体状态方程一般写作

其中:
P表理想气体的压强单位标准大气压(atm);
V表理想气体的体积,单位为(L);
n表理想气体的物质的量,单位为摩尔(mol);
R理想气体常数,约为0.082 atm·L·mol−1·K−1
k波尔兹曼常数k = 1.38066 x 10−23 J/K = 8.617385 × 10−5 eV/K;
N表示气体粒子总数
T表理想气体的温度,单位为开尔文温度(K)。

参见

真实气体的状态方程参见: