理想氣體

忽略氣體分子的自身體積，將分子看成是有質量的幾何點；假設分子間沒有相互吸引和排斥，即不計分子勢能，分子與器壁之間發生的碰撞是完全彈性的，不造成動能損失。這種氣體稱為理想氣體。

嚴格遵從氣態方程(PV=(m/M)RT=nRT)(n為物質的量）的氣體，叫做理想氣體(Idealgas.有些書上，指嚴格符合氣體三大定律的氣體。）從微觀角度來看是指：氣體分子本身的體積為0，,氣體分子間不存在作用力，不計分子勢能的氣體稱為是理想氣體。

氣態方程全名為理想氣體狀態方程，一般指克拉珀龍方程：pV=nRT。其中p為壓強，V為體積，n為物質的量，R為普適氣體常量，T為絕對溫度（T的單位為開爾文(字母為K)，數值為攝氏溫度加273.15,如0℃即為273.15K）。

當p，V，n，T的單位分別採用Pa(帕斯卡)，m3(立方米)，mol，K時，R的數值為8.31。該方程嚴格意義上來說只適用於理想氣體，但近似可用於非極端情況（高溫低壓）的真實氣體（包括常溫常壓）。

1.分子體積與氣體體積相比可以忽略不計；

2.分子之間沒有相互吸引力；

3.分子之間及分子與器壁之間發生的碰撞不造成動能損失；

4.在容器中，在未碰撞時考慮為作勻速運動，氣體分子碰撞時發生速度交換，無動能損失；

5.理想氣體的內能是分子動能之和。4

當p，V，n，T的單位分別採用Pa(帕斯卡)，m3(立方米)，mol，K時，R的數值為8.31J/(mol*K)。該方程嚴格意義上來說只適用於理想氣體，但近似可用於非極端情況（低溫或高壓）的真實氣體（包括常溫常壓）。

另外指的是克拉珀龍方程來源的三個實驗定律：玻-馬定律、蓋·呂薩克定律和查理定律，

以及直接結論pV/T=恆量。

波義耳-馬略特定律：在等溫過程中，一定質量的氣體的壓強跟其體積成反比。即在溫度不變時任一狀態下壓強與體積的乘積是一常數。即p1V1=p2V2。

蓋·呂薩克定律：一定質量的氣體，在壓強不變的條件下，溫度每升高（或降低）1℃，它的體積的增加（或減少）量等於0℃時體積的1/273。

查理定律指出，一定質量的氣體，當其體積一定時，它的壓強與熱力學溫度成正比。即P1/P2=T1/T2或pt=P′0（1+t/273）

式中P′0為0℃時氣體的壓強，t為攝氏溫度。綜合以上三個定律可得pV/T=恆量，經實驗可得該恆量與氣體的物質的量成正比，得到克拉珀龍方程。

在各種溫度、壓強的條件下，其狀態皆服從方程pV=nRT的理想氣體又稱完全氣體(perfectgas)，是理論上假想的一種把實際氣體性質加以簡化的氣體。人們把假想的，在任何情況下都嚴格遵守氣體三定律的氣體稱為理想氣體。就是說：一切實際氣體並不嚴格遵循這些定律，只有在溫度較高，壓強不大時，偏離才不顯著。所以一般可認為溫度大於500K或者壓強不高於1.01×10^5帕時的氣體為理想氣體。

進一步說，理想氣體是實際氣體在壓強不斷降低情況下的極限，或者說是當壓強趨近於零時所有氣體的共同特性，即零壓時所有實際氣體都具有理想氣體性質。在n、T一定時，則pV=常數，即其壓強與體積成反比，這就是波義耳定律（Boyle'slaw)。若n、p一定，則V/T=常數，即氣體體積與其溫度成正比，就是蓋·呂薩克定律（J.L.Gay-Lus-sac'slaw)。理想氣體在理論上佔有重要地位，而在實際工作中可利用它的有關性質與規律作近似計算。

理想氣體是一種理想化的模型，實際並不存在。實際氣體中，凡是本身不易被液化的氣體，它們的性質很近似理想氣體，其中最接近理想氣體的是氫氣和氦氣。一般氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，它們的性質也非常接近理想氣體。因此常常把實際氣體當作理想氣體來處理。這樣對研究問題，尤其是計算方面可以大大簡化。

高壓或低溫氣體的狀態變化就較顯著地偏離氣態方程，對方程需要按實際情況加以修正。修正的方法很多，過去常用的一種修正方程叫做范德華方程。它是以考慮分子間的相互作用以及分子本身的體積為前提，對理想氣體狀態方程進行修正的。已經退出歷史舞台，常用的有virial,rk,srk,qr方程。

1．求平衡態下的參數

2．兩平衡狀態間參數的計算

3．標準狀態與任意狀態或密度間的換算

4．氣體體積膨脹係數

理想氣體對外膨脹可以分為兩種情況：一、理想氣體周圍有其他物體。二、理想氣體自由膨脹，即周圍沒有其他物體。第一種情況下，理想氣體做功。第二種情況下，不做功。如果兩個容器相連，其中一個容器內充滿理想氣體，另一個容器內是真空，將兩個容器相連后理想氣體膨脹充滿兩個容器，此時，理想氣體不做功。一般情況下，如不做特別說明，則認為氣體對外膨脹做功。

一般情況下,理想氣體狀態方程的

常用形式有兩種:PVT=P′V′T′①PV=mμRT②當某種理想氣體從一個平衡態變化到另一個平衡態時,只要變化前後氣體的質量沒有增減

,用①式解題比較方便。當所研究的氣體涉及到質量和質量變化問題時,用②式求解比較簡便。但在教學應用中發現,學生普遍對理想氣體狀態方程PVT=恆量中“恆量”的物理意義理解不深,進而對玻意耳—馬略特定律、蓋·呂薩克定律、查理定律的認識也欠深刻,對一些稍加變形的氣態方程問題求解困難。在克服物理教學中這一難點時,應從分析氣體定律中“恆量”的物理…