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氣體與液體
作者:吳家銘第一節 重要氣體定律
一、理想氣體及其方程式
1. 理想氣體(完全氣體)分子之性質
(1) 氣體之質量為各分子質量之總和。
(2) 氣體分子自身之體積可視為零。(真實氣體本身體積不為0)
(3) 氣體分子間無作用力。(真實氣體,分子間具吸引力)
(4) 分子成直線完全彈性碰撞,碰撞前後,動量守恆、動能守恆。
(5) 各分子向各方向任意運動。
(6) 分子之平均動能與絕對溫度成正比。
(7) 兩氣體分子碰撞前後,總動能不變,總動量亦不變。
(8) 凡符合PV = nRT之關係式即為理想氣體。(真實氣體不適用理想氣體方程式)
2. 理想氣體方程式PV = nRT Pm = DRT
P:氣體壓力(atm)氣體壓力恆與容器內壁垂直。
V:氣體體積(l) = 氣體的活動空間 = 容納氣體容器的容積。
n:氣體分子數(莫耳mole)
R:常數(0.082atm• /mole•k)
T:絕對溫度( = 攝氏溫度+273)(K)
m:氣體分子量(g/mole)
D:氣體密度(g/l)
3. 理想氣體乃一種假想氣體:
事實上分子佔有體積,而且分子間多少有些作用力。只有在「高溫、低壓」時,真實氣體才接近理想氣體,其中以氦(He)和氫(H2)最接近理想氣體。
(1) 00K時理想氣體之性質 (a) 氣體壓力P = 0 (b) 氣體體積V = 0 (c) 平均動能 = 0 (d) 氣體擴散運動速率=0
(2) 高溫低壓下,真實氣體之性質近於理想氣體。其中以He最接近於理想氣體,因為He分子間的距離較大。
▲理想氣體與真實氣體比較
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理 想 氣 體 |
真 實 氣 體 |
1 |
分子本身具有質量但無體積 |
分子本身具有質量及體積 |
2 |
分子間無吸引力存在 |
分子間有吸引力存在 |
3 |
溫度降低,壓力增大,不能液化 |
溫度降低,壓力增大,可液化 |
4 |
分子為完全彈性體(動量守恆,動能守矩) |
分子非完全彈性體 互相碰撞會產生能量變化(動量守恆;但動能不守恆) |
5 |
分子作獨立快速直線運動 |
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6 |
遵守PV=nRT (包括查理定律,阿門頓定律,波以耳定律,亞佛加厥定律等) |
遵守凡得瓦力方程式 (P+n2a/V2)(V-nB)=nTR |
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百科問與答