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風元素-真實氣體與理想氣體

Posted in: Chemistry 化學- 十一月 27, 2010 No Comments
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:Typhoon_tip_peak.jpg

衛星雲圖上所看見的颶風(颱風)

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氣體???

物質的一個態。氣體與液體一樣是流體:它可以流動,可變形。與液體不同的是氣體可以被壓縮。假如沒有限制(容器或力場)的話,氣體可以擴散,其體積不受限制,沒有固定。氣態物質的原子分子相互之間可以自由運動。氣態物質的原子或分子的動能比較高。???

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氣體形態可過通其體積、溫度和其壓強所影響。這幾項要素構成了多項氣體定律,而三者之間可以互相影響:???

亞佛加厥定律(Avogadro’s law)

是義大利化學家亞佛加厥於1811年提出的一條假說,當時稱為「亞佛加厥假說」,後經大量實驗證實為定律。???

亞佛加厥定律的內容是:在相同的溫度和壓力下,等體積的任何氣體都含有相同數目的分子。???

 \qquad {{V} \over {n}}= a.
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:Amedeo_Avogadro2.jpg
亞佛加厥,提出亞佛加厥定律的偉大科學家,但卻長得有點像ET

其中:???

  • V 是氣體的體積。
  • n 是氣體的莫耳數。
  • a 是一個常數。

亞佛加厥定律又可以引出另一個重要的定律: 對於任何氣體,理想氣體常數都具有相同的數值。???

\frac{p_1\cdot V_1}{T_1\cdot n_1}=\frac{p_2\cdot V_2}{T_2 \cdot n_2} = const

其中:???

  • p 是氣體壓力
  • T 是氣體溫度

波以耳定律:

波以耳定律是指在一定溫度下,氣體體積增大時,其壓強必減小。這可用以下公式表達:V=\frac{k}{P}???

這裡???

  • V 是指氣體的體積?
  • P 指壓強?
  • k 為一常數?

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查理定律

查理定律是指當壓力保持固定時,氣體體積與其溫度成正比。即是氣體溫度一增加,其體積也隨之而增大。其數學表達式為:

{V_1 \over T_1} = {V_2 \over T_2}

這裡???

  • V 是指氣體的體積
  • T 指溫度,單位為絕對溫標K

蓋-呂薩克定律(Gay-Lussac’s law):

定量、定容的理想氣體,其壓力與溫度成正比1.。溫度每升高(或降低)1℃,其壓力會增加(或減少)其在0℃時壓力的1/273.152.。???

1.{P_1 \over T_1} = {P_2 \over T_2}

2.P_t  = P_0 ( 1 + {1 \over 273.15} {t} )

1802年,蓋-呂薩克證明任何氣體當升高相同溫度時,體積會膨脹相同的比例,即任何氣體 都具有相同的熱膨脹係數,而發現一個與查理定律非常相似的定律。???

經由此些定律,科學家們推導出理想氣體方程式:???

理想氣體

為假想的氣體。其特性為:???

  • 氣體分子間無作用力
  • 氣體分子本身不佔有體積
  • 氣體分子與容器器壁間發生完全彈性碰撞

真實氣體在愈低壓、愈高溫的狀態,性質愈接近理想氣體。最接近理想氣體的氣體為氦氣。???

理想氣體狀態方程:???

是描述理想氣體處於平衡態時的狀態方程。處於平衡態的氣體,其狀態由壓強P,體積V,和溫度T刻劃,表達這幾個量之間的關係的方程稱之為氣體的狀態方程。不同的氣體有不同的狀態方程。這些方程通常很複雜。但在壓強很小,溫度不太高也不太低的情況下,各種氣體的行為都趨於理想氣體。理想氣體的狀態方程具有非常簡單的形式。???

理想氣體狀態方程一般寫作???

pV = nRTpV = NKT
其中:
P表理想氣體的壓力,單位為大氣壓力(atm);
V表理想氣體的體積,單位為公升(L);
n表理想氣體的摩爾數,單位為摩爾(mol);
R為理想氣體常數,約為0.082 atm·L·mol?1·K?1
K為波爾茲曼常數,K = 1.38066 x 10?23 J/K = 8.617385 × 10?5 eV/K;
N表單位體積氣體粒子數
T表理想氣體的溫度,單位為絕對溫度(K)。
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