理想气体状态方程

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系统属性注意:共轭变量以斜体显示 材料特性 属性数据库 可压缩性β=−{displaystylebeta=-} 热膨胀α={displaystylealpha=} 方程式 卡诺定理 克劳修斯定理 基本关系 理想气体状态过程 麦克斯韦关系 Onsager互惠关系 布里奇曼方程 热力学方程表 潜力 自由能 自由熵 内能U(S,V){displaystyleU(S,V)} 焓H(S,p)=U+...

理想气体状态方程

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系统属性注意:共轭变量以斜体显示

材料特性

压缩性 β = − {displaystyle beta =-}
热膨胀 α = {displaystyle alpha =}

方程

  • 卡诺定理
  • 克劳修斯定理
  • 基本关系
  • 理想气体状态过程
  • 麦克斯韦关系
  • Onsager 互惠关系
  • 布里奇曼方程
  • 力学方程表

潜力

  • 自由能
  • 自由熵
  • 内能 U ( S , V ) {displaystyle U(S,V)}
  • 焓 H ( S , p ) = U + p V {displaystyle H(S,p)=U+pV}
  • 亥姆霍兹自由能 A ( T , V ) = U − T S {displaystyle A(T,V)=U-TS}
  • 吉布斯自由能 G ( T , p ) = H − T S {displaystyle G(T,p)=H-TS}

科学家们

  • 伯努利
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  • 汤姆逊
  • 范德瓦尔斯
  • 沃特斯顿

其他

理想气体定律,也称为一般气体方程,是一种假设的理想气体的状态方程。 它是许多气体在许多条件下行为的良好近似,尽管它有一些局限性。 它由 Benoît Paul Émile Clapeyron 于 1834 年首次提出,它是经验波义耳定律、查尔斯定律、阿伏伽德罗定律和盖-吕萨克定律的组合。 理想气体定律通常以经验形式书写:

p V = n R T {displaystyle pV=nRT} 其中 p {displaystyle p} , V {displaystyle V} 和 T {displaystyle T} 是压力、体积和温度; n {displaystyle n} 是物质的数量; 并且 R {displaystyle R} 是理想气体常数。它也可以从微观动力学理论推导出来,正如奥古斯特·克伦尼希 (August Krönig) 于 1856 年和鲁道夫·克劳修斯 (Rudolf Clausius) 于 1857 年所取得的(显然是独立地)。

方程式

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一定量气体的状态由其压力、体积和温度决定。 等式的现代形式将这些简单地以两种主要形式联系起来。 状态方程中使用的温度是xxx温度:合适的 SI 单位是开尔文。

常用形式

最常引入的形式是: p V = n R T = n k B N A T = N k B T {displaystyle pV=nRT=nk_{text{B}}N_{text{A}}T=Nk_{ text{B}}T} 其中:

  • p {displaystyle p} 是气体的xxx压力,
  • V {displaystyle V} 是气体的体积,
  • n {displaystyle n} 是气体物质的量(也称为摩尔数),
  • R {displaystyle R} 是理想的或通用的气体常数,等于玻尔兹曼常数和阿伏加德罗常数的乘积,
  • k B {displaystyle k_{text{B}}} 是玻尔兹曼常数,
  • N A {displaystyle N_{A}} 是阿伏加德罗常数,
  • T {displaystyle T} 是气体的xxx温度,
  • N {displaystyle N} 是气体粒子(通常是原子分子)的数量。

在 SI 单位中,p 的单位是帕斯卡,V 的单位是立方米,n 的单位是摩尔,T 的单位是开尔文(开尔文温标是一种移动的摄氏温标,其中 0.00 K = −273.15 °C,可能的最低温度 ). R 的值为 8.314 J/(mol·K) = 1.989 ≈ 2 cal/(mol·K),或 0.0821 L·atm/(mol·K)。

摩尔形式

可以通过给出质量而不是气体的化学量来指定存在多少气体。 因此,理想气体定律的另一种形式可能会有用。 化学量 n(以摩尔为单位)等于气体的总质量 (m)(以千克为单位)除以摩尔质量 M(以千克/摩尔为单位):

n = m M 。 {displaystyle n={frac {m}{M}}。}

通过用 m/M 替换 n 并随后引入密度 ρ = m/V,我们得到:

理想气体状态方程

将特定气体常数 Rspecific(r) 定义为比率 R/M,

p = ρ R specific T {displaystyle p=rho R_{text{specific}}T}

这种形式的理想气体定律非常有用,因为它将压力、密度和温度联系在一个独特的公式中,与所考虑的气体的数量无关。

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  1. 理想气体状态方程
  2. 方程式
  3. 常用形式
  4. 摩尔形式

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