气体三大定律公式
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气体三大定律公式:pV=nRT。气体三定律,指的是对于“一定质量的某种气体,在温度不太低、压强不太大的情况下”,等温的玻马定律,等容的查理定律,等压的吕萨克定律。
气体三定律
“一定质量的某种气体,在温度不太低、压强不太大的情况下”,气体的压强p、体积V、绝对温度T,是可以变化的量,叫做气体参量。气体的分子数为N,我们引入一个新的物理量,叫做分子密度n,n=N/V,就是单位体积的分子数。显然n越大,分子越密。因此,体积越大,分子越疏。
温度是分子平均动能的标志,平均动能越大,分子的平均速率的平方(vv)越大。所以,温度T越高,分子的平均速率的平方(vv)越大。
压强p决定于双因素:一个因素是分子密度n,分子越密则碰撞的合力越大。另一个因素是分子的平均速率的平方(vv),它越大则碰撞越剧烈。
n(vv)越大,压强p越大。
当T不变,(vv)不变。体积V增大导致n减少,则n(vv)变小,所以压强p变小,这就合理地解释了玻马定律成立的本质。
当V不变,n不变。绝对温度T增大导致(vv)增大,则n(vv)增大,所以压强p变大,这就合理地解释了查理定律成立的本质。
当p不变,n(vv)不变。绝对温度T增大导致(vv)增大,n(vv)不变则n变小,所以体积V变大,这就合理地解释了吕萨克定律成立的本质。
理想气体状态方程
理想气体状态方程,又称理想气体定律、普适气体定律,是描述理想气体在处于平衡态时,压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。它建立在玻义耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上。
其方程为pV=nRT。这个方程有4个变量:p是指理想气体的压强,V为理想气体的体积,n表示气体物质的量,而T则表示理想气体的热力学温度;还有一个常量:R为理想气体常数。可以看出,此方程的变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广而著称,对常温常压下的空气也近似地适用。
推导经验定律
(1)玻义耳定律(玻—马定律)
当n,T一定时,V,p成反比,即V∝(1/p)①
(2)盖-吕萨克定律
当p,n一定时,V,T成正比,即V∝T②
(3)查理定律
当n,V一定时,T,p成正比,即p∝T③
(4)阿伏伽德罗定律
当T,p一定时,V,n成正比,即V∝n④
由①②③④得
V∝(nT/p)⑤
将⑤加上比例系数R得
V=(nRT)/p,即pV=nRT