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气体分子间距离约为10-9m,分子间相互作用力极小,分子间势能趋于零,可以为分子的内能仅由分子的动能确定。温度不变,气体的内能不变,即ΔE=0。气体对外做功时,据热力学第一定律可知,ΔE=0,W<0,Q>0,气体从外界吸热,气体等温压缩时,Q<0,气体放热。所以,等温过程是个吸热或放热的过程。
⑤玻意耳定律的微观解释
一定质量的气体,分子总数不变。在等温变化过程中,气体分子的平均支能不变,气体分子碰撞器壁的平均冲量不变。气体体积增大几倍,气体单位体积内分子总数减小为原来的,单位时间内碰撞单位面积上的分子总数也减小为原来的,当压强减小时,结果相反。所以,对于一定质量的气体,温度不变时,压强和体积成反比。
⑥玻意耳定律的适用条件
玻意耳定律是用真实气体通过实验得出的规律。因此这个规律只能在气体压强不太大,温度不太低的条件下适用。
(2)气体的等容变化--查理定律
内容A:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低)1℃,它的压强的增加(或减少)量等于在0℃时压强的。
B:一定质量的气体,在体积不变的情况下,它的压强跟热力学温度成正比。
② 表达式:A: 或
P0-0℃时一定质量的压强(不是大气压)
Pt-t℃时一定质量的压强(不是大气压)
B:
③ 图象:
A:P-t图,以直角坐标系的横轴表示气体的摄氏温度t,纵轴表示气体的压强P,据查理定律表达式可知一定质量气体在体积不变情况下,P-t图上等容图线是一条斜直线。与纵轴交点坐标表示0℃时压强。等容线延长线通过横坐标-273℃点。等容线的斜率与体积有关,V大,斜率小。
B:P-T图,在直角坐标系中,用横轴表示气体的热力学温度,纵轴表示气体的压强,P-T图中的等容线是一条延长线过原点的倾斜直线。斜率与体积有关,体积越大,斜率越小。(由于气体温度降低到一定程度时,已不再遵守气体查理定律,甚至气体已液化,所以用一段虚线表示。)
④查理定律的微观解释
一定质量的气体,分子总数不变,在等容变化中,单位体积内分子数不变。在气体温度升高时,气体分子的平均动能增大,碰撞器壁的平均冲量增大,气体的压强随温度升高而增大。反之,温度降低时,气体的压强减小。
⑤查理定律适用条件
查理定理在气体的温度不太低,压强不太大的条件下适用。
(3)等压变化过程--盖·吕萨克定律
① 内容A:一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度每升高(或降低)1℃,它的体积的增加(或减少)量等于0℃时体积的。
B:一定质量的气体,在压强不变的条件下,它的体积跟热力学温度成正比。
② 表达式:A:
B:
③ 图象:在直角坐标系中,横轴分别表示摄氏温标,热力学温标;纵轴表示气体的体积,一定质量气体的等压图线分别是图5,图6,如果进行两次等压变化,由图可看出温度相同时,P2对应体积大于P1对应体积,所以P2<P1
④ 盖·吕萨克定律的微观解释
一定质量的气体,气体的分子总数不变,当它温度升高时,分子的平均动能增大 ,气体的压强要增大。这时使气体的体积适当增大,使单位体积内分子数减小,在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小,气体压强就可以保持不变。
⑤ 盖·吕萨克定律的适应范围:
压强不太大,温度不太低的条件下适用。
5、理想气体的状态方程:
(1)理想气体:能够严格遵守气体实验定律的气体,称为理想气体。理想气体是一种理想化模型。实际中的气体在压强不太大,温度不太低的情况下,均可视为理想气体。
(2)理想气体的状态方程:
一定质量的理想气体的状态发生变化时,它的压强和体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。即此值为-恒量。
6、克拉珀龙方程
由气态方程可知恒量,对于1摩尔理想气体取T=273K时,可计算此恒量R=8.31J/mol,R叫做普适气体恒量。对于任意质量M的理想气体,其摩尔数为n=(M-质量,u-摩尔质量)因而有R,此方程叫克拉珀龙方程。
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