氣體與液體

氣體與液體

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

 

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

 

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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