《理想气体状态方程》课件

理想气体状态方程状态质论理想气体方程是化学和物理中描述理想气体性的基本理公式它包含了压积关这为强、体、温度和气体量之间的系一方程研究气体特性提供了重要的论础理基课程目标掌握理想气体状态方程学习理想气体状态方程应用理想气体状态方程了解理想气体状态方程的基本概念的推导过程解决实际问题的局限性热状态练状态计认识理解什么是理想气体,以及理掌握从气体分子运动到熟运用方程算气体的到理想气体模型的假设条数导压积数应围为习想气体的基本假设方程的学推力、体、温度等参件和用范,学实际气状态铺垫体方程做理想气体的定义微观行为许独观这规则热理想气体是由多相互立的分子构成的宏体系些分子具有的运动无相互作用没积计理想气体中的分子之间有相互作用力,分子体可忽略不弹性碰撞仅弹质换理想气体中的分子发生性碰撞,不会发生能量和物的交理想气体的基本假设等大分子无相互作用为没理想气体分子被视具有相同大理想气体分子之间有相互吸引质这简计这小和量的硬球化了算或排斥力样可忽略分子间的和分析相互作用弹性碰撞无体积积理想气体分子之间的碰撞是完全理想气体分子的体可以忽略不弹过计积来说性的动量和动能在碰撞程,相比于整个气体的体微中得以保守不足道气体分子的热运动续热状态来这气体分子处于持的运动,随机地回移动并碰撞是由较时较热于气体分子在温度高具有大的动能气体分子的运动非剧数这剧热常烈,每秒钟会发生十亿次碰撞种烈的运动是理解气压扩现础体强、散等象的基气体压强的定义气体压强的定义测量气体压强气体压强的重要性压单积压过压传测压内状态积气体强指位面上所受到的气体分子的气体强可以通力感器或其他量设气体强决定着气体在容器的和体对来测监测压对质关键数垂直作用力它是衡量气体容器壁或表面备量和控精确量气体强于工,是理解和控制气体性的参合理压应压对关施加力的物理量业、科研和生活用都很重要管控气体强确保安全和提高效率至重要理想气体状态方程的推导气体压强的定义1压对击气体强是气体分子容器壁面的平均冲力分子动理论2热弹气体分子是高速运动的，可以看作理想性粒子气体压强与分子动能3压单积内气体强与位体分子的平均动能成正比状态方程的推导4论导状态根据分子动理可推出理想气体方程过热过导状态状态这过现压通分析气体分子的高速运动特点及其与容器壁的碰撞程，可以推出描述理想气体的方程一程体了气体强与分子动能的内为续础在联系，理解后的气体定律奠定了基理想气体状态方程的特点简单易用广泛适用12状态简单该数理想气体方程形式,只方程适用于大多常见的气数包含4个参,易于使用和理解体,如氧气、氮气、二氧化碳等可描述气体性质前提假设34该应该满方程可以准确描述理想气体用方程需要足气体分子压积质计的力、体、温度和物量大小忽略不,分子间无吸引力质等性等前提假设理想气体状态方程的应用工程设计气体分析状态计理想气体方程可用于设空方程可用于分析各种气体的特性,调压缩计质热对、机等工业设备,帮助算如密度、摩尔量和比容,气数气体参并优化性能体工艺有重要作用热力学计算大气科学过计内应计通方程可算气体的能、焓方程可用于大气物理学研究,热数为热压积、熵变等力学参,力学分算大气气、温度和体等气象数析提供依据据气体压强与温度的关系气体压强与体积的关系罗压积数根据阿伏伽德定律，在相同温度和力下，同等体的不同气体中含有相同们压积数关目的分子因此，我可以得出气体强与体的函系:压积气体强P气体体V关关成反比系成反比系说压积压积这状态也就是，气体强越大，体越小;强越小，体越大是理想气体组方程中的重要成部分气体压强与物质量的关系1M分子数质数压物的分子越多，其强越大50浓度单积内数压位体分子越多，气体强越高10比例压质关气体强与物量成正比系状态压质关当质时积根据理想气体方程，气体强与气体的物量呈正比系气体的量增加，在体和温度不变的情数导压当质时压应况下，其分子增加，从而致气体强升高相反，气体量减少，气体强也会相降低摩尔体积分子量摩尔体积摩尔体积计算质称为压积过状态计每种气体分子的量分子量分子量决相同温度和力下，一摩尔任何气体所占的摩尔体可通理想气体方程算得出积称为积定了气体的密度体摩尔体热膨胀系数气体膨胀实验热膨胀原理热膨胀系数定义过胀验测热胀当时剧热胀数时积通气体膨实可以定气体的膨系温度升高,气体分子运动加,分子间距膨系是描述气体在温度变化体变数验计压导积这现称为热热胀实装置包括气缸、温度和力表等离增大,致气体体增大,种象化率的物理量它反映了气体的膨特性胀膨等温压缩与等温膨胀等温压缩1对压积过在保持温度恒定的条件下，气体施加力,使其体减小的称为压缩这过内程等温在个程中,气体的能保持不变气体功2压缩过内为等温程中,气体做的功等于气体能的改变量,即做功负这称为压缩值种功功等温膨胀3胀积过称为在保持温度恒定的条件下,气体膨使其体增大的程等胀这过热内温膨个程中,气体吸收量,能保持不变等温过程的特点压力和体积成反比关系内能保持不变12过压积关压内过在等温程中,气体的力和体成反比系,即力越大,体由于温度恒定,所以气体的能在等温程中保持不变积越小无热交换功和热量的关系34过热过热在等温程中,由于温度保持不变,因此气体与外界不发生等温程中的功等于量,即W=Q换交等温过程的应用工艺过程控制家用电器医疗制冷气体储存过应产调疗领应过压缩过积等温程广泛用于工业生冰箱、空等家用电器利用等医域也广泛用等温程气体在等温程中体变应压缩过来现热热储中,如化学反、气体等,温程实制冷和制功能,如保存器官和药品、防止小,有利于气体存和运输内损伤这产可以精确控制温度,提高效率,保持室温度恒定等在工业生、航天事业中都产质应和品量有用等容过程的特点体积保持不变压力与温度成正比能量转换效率高过积过压绝对过热转为内转换在等容程中,气体的体保持不变,即V=在等容程中,气体力与温度成正比,等容程中,量全部变能,能量数这过这状态导这过应热热常是等容程的最基本特点即P∝T是由理想气体方程推出效率高使等容程广泛用于机和来的泵中等容过程的应用工艺过程控制气体性质研究能量转换热力学过程过质过压为过热过等容程在化工、冶金等工业等容条件下研究气体的性,等容程中,力变化0,能等容程是基本的力学程产应状态转为内热热环环生中广泛用,可精确控制可以更好地理解理想气体量完全化能,在力学之一,在机循、制冷循数产质应应关键工艺参,确保品量方程及其用分析中有重要用等分析中扮演角色等压过程的特点压力恒定体积与温度成正比压过状态在等程中，气体所受的外部根据理想气体方程，气体的压这内积关力保持不变意味着气体体与温度成正比系，温度升压则积部的力也保持恒定高体增大能量转换压过热内热在等程中，气体吸收的量全部用于改变能，不做功因此量与温度升高成正比等压过程的应用气体吸收热量呼吸与通风12压过热时过积在等程中,气体吸收量人体呼吸程中,肺部体变化积压压过这维,体会增大而力保持不变是一个等程,是持人体这过应压缩种程广泛用于机和正常生理功能所必需的同样,压来汽轮机等工业设备中通风系统也利用等原理实现空气流通化学反应3应应压进则状在化学反中,如果反是在恒条件下行的,可以利用理想气体态来应过积方程描述反程中气体的体变化绝热过程的特点绝热压缩绝热过内没换热压在程中,气体的能增加,温度升高,但有力和温度成正比绝热膨胀绝热过内没换热压在程中,气体的能减少,温度降低,但有力和温度成反比绝热过程特征绝热过热过换热转换程是一个完全隔的程,气体不与外界因此能量全部发生在气体系内统部绝热过程的应用柴油发动机气体液化12绝热过应过绝热压缩绝热胀程广泛用于柴油发动通和膨,可以进过将机中的气和排气程,有效提气体温度降低至液化点,从而热现高了发动机的效率实气体的液化分离制冷系统火箭发动机34环烧时制冷系统的制冷循就是利用火箭发动机利用燃料燃的绝热压缩绝热胀将绝热过产压和膨的原理,程生高温高气体,从热区传区产量从低温域递到高温而生巨大推力域理想气体状态方程中参数的单位压强体积P V压单为标积单为强的位帕斯卡Pa，也可用体的位立方米m³或升L压准大气atm或汞柱高度mmHg表示温度物质的量T n摄开为质单为温度通常以氏度℃或尔文K物的量的位摩尔mol单位理想气体常数的计算数气体常符号R单位J/mol·K数值

8.314计状态导算方法根据理想气体方程出数质关数理想气体常R是一个与气体性无的普遍常,在各种理想气体中都适用过对状态导数为这通理想气体方程的推,可以得出R的值

8.314J/mol·K个数数计值在大多工程算中使用理想气体状态方程应用题示例温度计算密度计算分子量计算相变分析给压积质积过测质状态预测定力和体变化,利用理根据量、体和温度,可以通量气体的摩尔量和摩理想气体方程可用于状态计状态计积状压想气体方程可以算出温使用理想气体方程算出尔体,可以利用理想气体气体在不同温度和力下的相这热热这态计对为结腾这度变化在机和泵的分气体的密度在气体分析和方程算出气体分子的相变行,如凝和沸等质析中非常有用流体力学中很重要分子量在化学工艺中很有用理想气体状态方程的局限性假设条件有限不能描述实际气体行为创新状态方程状态压为为质理想气体方程建立在一些理想化假设的随着力和温度的变化,实际气体的行会了更准确描述实际气体性,科学家提出础积这显状态状态进基之上,如分子间无引力、无体等,在发生明偏离理想气体的方程了范德华方程等改方法实际气体中并不成立实际气体状态方程现实反映修正参数广泛应用状态状态数状态理想气体方程并不能完全准确反映实际气体方程引入修正参a和b,实际气体方程可以更准确地描述常为为虑压状态应实际气体的行,因气体分子之间存在以考气体分子间的吸引力和排斥力温常下气体的,在工程用中广泛相互作用力使用实际气体状态方程的应用工业制冷化学工艺控制医疗气体应用地球科学研究状态计过疗领状态状态实际气体方程可用于设在化学工艺程中,实际气体在医域,实际气体方实际气体方程在大气科学状态应来计给质领为和优化工业制冷系统,如冰箱方程有助于精确控制反程被用算和控制供病患、地学等域的气体行建调压浓预测应、空等,提高能源效率器的温度、力和物料成分的氧气、麻醉气体等气体的模和中得到广泛用度和流量小结理想气体状态方程的核方程的应用与局限性心概念该践应方程在工程实中广泛用,状态对理想气体方程描述了温度、但于真实气体而言存在一定局积压关应杂状态体和强之间的系,是研究限性,需要用更复的方过础各种气体程的基程进一步学习重点续应状态导过热过后深入理解理想气体方程的推程,并掌握其在各种力学应程中的用课后思考题课内请问题状态来根据本程的容和理解，思考以下:如何运用理想气体方程分析为状态状态实际气体的行实际气体方程与理想气体方程有何不同之处在工程应选择当状态这问题将们进对用中,如何适的气体方程模型些有助于我一步深化为认识理想气体和实际气体行的。