理想气体状态方程

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1、理想气体状态方程理想气体等温线理想气体状态方程（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。它建立在波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上。其方程为pV=nRT[1]。这个方程有4个变量：p是指理想气体的压力，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。目录[隐藏]•1应用o1.1

2、计算气体的压强、体积、温度或其所含物质的量o1.2化学平衡问题•2研究过程o2.1波义耳定律o2.2查理定律o2.3盖-吕萨克定律o2.4查理-盖吕萨克定律o2.5综合o2.6推广•3理想气体常数•4使用到该方程的定律o4.1阿伏伽德罗定律o4.2气体分压定律•5实际气体中的问题o5.1压缩系数o5.2范德瓦耳斯方程•6参看•7参考文献o7.1注释o7.2一般参考•8外部链接 [编辑]应用一定量处于平衡态的气体，其状态由p、V和T刻划，表达这几个量之间的关系的方程称之为气体的状态方程，不同的气体有不同的状态方

3、程。但真实气体的方程通常十分复杂，而理想气体的状态方程具有非常简单的形式。虽然完全理想的气体并不可能存在，但许多实际气体，特别是那些不容易液化、凝华的气体（如氦、氢气、氧气、氮气等，由于氦气不但体积小[2]、互相之间作用力小、也是所有气体中最难液化的[3]，因此它是所有气体中最接近理想气体的气体。）在常温常压下的性质已经十分接近于理想气体。此外，有时只需要粗略估算一些数据，使用这个方程会使计算变得方便很多。[编辑]计算气体的压强、体积、温度或其所含物质的量从数学上说，当一个方程中只含有1个未知量时，就可以计算

4、出这个未知量。因此，在压强、体积、温度和所含物质的量这4个量中，只要知道其中的3个量即可算出第四个量。这个方程根据需要计算的目标不同，可以转换为下面4个等效的公式：•求压力：•求体积：•求所含物质的量：•求温度：[编辑]化学平衡问题根据理想气体状态方程可以用于计算气体反应的化学平衡问题。根据理想气体状态方程可以得到如下推论：•温度、体积恒定时，气体压强之比与所含物质的量的比相同，即可得Ρ平/P始＝n平/n始•温度、压力恒定时，气体体积比与气体所含物质的量的比相同，即V平/V始=n平/n始通过结合化学反应的方程

5、，很容易得到化学反应达到平衡状态后制定物质的转化。[编辑]研究过程率这个方程是两个多世纪以来许多科学家经过不断地试验、观察、归纳总结才取得的成果，汇集了许多由2个变量的实验定律而构成。[编辑]波义耳定律主条目：波义耳定律1662年，英国化学家波义耳使用类似右图的U型玻璃管进行实验：用水银压缩被密封于玻璃管内的空气。加入水银量的不同会使其中空气所受的压力也不同。波义耳经过观察管内空气的体积随水银柱高度不同而发生的变化，记录了如下一组数据（一定量空气在室温、大气压为29.1in[4]Hg下）：波义耳的实验数据l(

6、刻度读数)403836343230Δh/(inHg)6.27.910.212.515.118.0经过观察，他认为在管粗细均匀的情况下，管中空气的体积与空气柱l成正比，而空气所受压力为大气压与水银柱压差Δh的和；据此，他认为在恒温下，一定量的空气所受的压力与气体的体积成反比。其他两位科学家，贝蒂和布里兹曼也研究了氢气的体积和压力的关系，下面是他们的实验数据：氢气的pV乘积100℃10℃[5]2.00015.2830.562.00011.1022.201.00030.5230.521.00022.0322.030

7、.66745.7530.520.66732.7921.870.50060.9930.500.50043.3421.670.40076.2630.500.33363.8821.27多种气体的试验均得到了相同的结果，这个结果总结为波义耳定律，即：温度恒定时，一定量气体的压力和它的体积的乘积为恒量。数学表达式为：pV=恒量（n、T恒定）或p1V1=p2V2（n1=n2、T1=T2）。[编辑]查理定律主条目：查理定律1787年，查理研究氧气、氮气、氢气、二氧化碳及空气等气体从0℃加热到100℃时的膨胀情况，发现在压力

8、不太大时，任何气体的膨胀速率是一样的，而且是摄氏温度的线性函数。即某一气体在100℃中的体积为V100，而在0℃时为V0，经过实验，表明任意气体由0℃升高到100℃，体积增加37%。数学表达式为：推广到一般情况，若t℃是体积为Vt，代替V100，则有：或即：恒压时，一定量气体每升高1℃，它的体积膨胀了0℃时的[6]。[编辑]盖-吕萨克定律主条目：盖-吕萨克定律1802年，盖-吕萨克在试验中发现，体积