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理想气体满足的3大定律(理想气体三大定律)

时间:2023-05-20 作者: 小编 阅读量: 5 栏目名: 高考资讯

理想气体三大定律人们在实际生产生活中对气体有了更加定量的认识,并且总结出了三大定律,天我们就着重来看一下这三大定律首先,我们来明确几个概念所谓的气体参量是指一定质量的某种气体,在温度不太低、压强不太大的情况下,气体的。

人们在实际生产生活中对气体有了更加定量的认识,并且总结出了三大定律,天我们就着重来看一下这三大定律。

首先,我们来明确几个概念。

所谓的气体参量是指一定质量的某种气体,在温度不太低、压强不太大的情况下,气体的压强p、体积V、绝对温度T,是可以变化的量,这些可以变化的量,我们称之为气体参量。

所谓的分子密度是指如果气体的分子数为N,体积为V,那么它的分子密度n=N/V,就是单位体积的分子数。显然n越大,分子越密。

温度是分子平均动能的标志,平均动能越大,分子的平均速率的平方(v²)越大。所以,温度T越高,分子的平均速率的平方(v²)越大。

压强p决定于两个因素:一个因素是分子密度n,分子越密则碰撞的合力越大。另一个因素是分子的平均速率的平方(v²),它越大则碰撞越剧烈。n(v²)越大,压强p越大。

第一个定律,玻义耳定律(玻—马定律)即当n,T一定时,V,p成反比,即V∝(1/p),当T不变,(v²)不变。体积V增大导致n减少,则n(v²)变小,所以压强p变小,这就合理地解释了玻马定律成立的本质。

第二个定律,盖-吕萨克定律,即当p,n一定时,V,T成正比,即V∝T,当V不变,n不变。绝对温度T增大导致(v²)增大,则n(v²)增大,所以压强p变大,这就合理地解释了查理定律成立的本质。

第三个定律,查理定律,即当n,V一定时,T,p成正比,即p∝T。当p不变,n(v²)不变。绝对温度T增大导致(v²)增大,n(vv)不变则n变小,所以体积V变大,这就合理地解释了吕萨克定律成立的本质。

在上述三个定律的基础上,人们总结出了理想气体状态方程,其方程为pV=nRT。这个方程有4个变量:p是指理想气体的压强,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。

最后我们再补充一下气体压强的一个近似的定义。

我一个密闭容器中有理想气体,我们把气体分子想象成大小一样、速率一样的小钢球。这些小钢球垂直撞到容器壁上,以原速率反弹,从而集体对容器壁施加了冲撞力。

我们先考虑一个小钢球施加的冲撞力:原速率反弹的动量变化就是Δmv=-2mv。只考虑力的大小,绝对值就是Δmv=2mv。负号表示小钢球受到容器壁的作用力的方向,与小钢球的初速度方向相反。

根据动量定理,这个力的冲量ft=Δmv,所以这个力的大小就是f=2mv/t。

流体力学中有一个常用模型,垂直于容器壁作一个圆柱体,它的横截面积S,长L,在时间t内,圆柱体中的速率为v的小钢球全部撞到容器壁上,所以L=vt,这就决定了圆柱体的长度。

如果小钢球的分子密度就是n,分子数就是N=nV,而圆柱体的体积V=SL,所以这个圆柱体内的小钢球集体对容器壁的冲撞力就是F=Nf=N2mv/t。

压强p=F/S=N2mv/St=nV2mv/St=n SL 2mv/St=2m(nv²),即压强p跟n(v²)成正比。

我们再次强调,这个压强只是一个近似的理解,也是让大家对一种物理建模思想的一种更深的理解。对我们在研究电流强度的时候,也有过类似的建模,包括在研究电磁感应的时候,也有类似的建模,包括流体动量的应用。这种模型的建立,大家一定要有一个认识理解,并且能熟练应用。

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