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真空概述

普适气体方程式的概述

时间:2021-12-17 15:46 来源: 点击:

每种物质都是由原子和分子组成。根据定义,物质的量以摩 尔表示。 一摩尔的物质含有 6.022 · 1023 个构成粒子 (阿伏 伽德罗常数。这不是无量纲数值,而是具有单位 mol-1 的物 理量)。1 摩尔的定义是 系统物质的量,其包含的粒子数目 与 12 g 碳同位素 12C 中所含的原子数目完全相同。

在标准状态下,即压力为 101.325 Pa 且温度为 273.15 K (0°C),一摩尔理想气体填充的体积为 22.414 升。

早在 1664 年,罗伯特·波义耳就研究压力对一定量空气的影 响规律,被马略特在实验中证实。研究结果在波-马定律中表 述为:

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公式 1-4: 波义耳定律 

用文字表述波-马定律:一定质量的气体,在温度不变的情况 下,其压力与体积成反比—压力与体积的乘积恒定不变。

百余年后,一定量的气体,其体积与温度的关系也表述为: 一定量的气体,在压力不变的情况下,其体积与绝对温度成 正比,即

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公式 1-5: 盖-吕萨克定律

一定量的气体受压力变化和温度变化影响的结果是

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这仍适用于一定量的气体。一定温度和一定压力下的气体体 积与物质的量成正比。我们因此可以这样书写:

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物质的量可以通过称重来确定。我们可以通过质量与摩尔质 量之比来表示气体的量。 常数const. 在方程中对应是 1 摩尔 气体,并且它被称为气体常数 R。 因此,理想气体状态 可描述为如下的压力、温度和体积的函数关系:

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公式 1-6: 理想气体状态一般方程 

P压力[Pa]
V体积[m3]
M质量[kg]
M摩尔质量[kg kmol-1]
R
一般气体常数[kJ kmol-1 K-1]
T
绝对温度[K]

物质的量也可表示为与阿伏伽德罗常数对应的分子数。

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公式 1-7: 理想气体状态方程 I

N
粒子数目

Na阿伏伽德罗常数= 6.022 · 1023[mol-1]
K波尔兹曼常数= 1.381 · 10-23[J K-1]

如果等式两边同时除以体积,则我们得到

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公式 1-8: 理想气体状态方程 II 

N粒子 数密度[m-3]

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