理想氣體是什么(Ideal Gas)？

理想氣體是物理學家在概率論分析中使用的一種理論物質狀態。理想氣體是由分子相互反彈而不發生任何相互作用的物質組成。分子之間沒有引力或排斥力，在碰撞過程中沒有能量損失。理想氣體可以完全用它們的體積、密度和溫...

理想氣體是物理學家在概率論分析中使用的一種理論物質狀態。理想氣體是由分子相互反彈而不發生任何相互作用的物質組成。分子之間沒有引力或排斥力，在碰撞過程中沒有能量損失。理想氣體可以完全用它們的體積、密度和溫度來描述。科學家用燒杯來描述理想氣體的狀態方程，通常稱為理想氣體定律，是PV=NkT。在方程中，N是分子數，k是Boltzmann~s常數，即相當于1.4 x 10-23焦耳每開爾文。通常更重要的是壓力和體積成反比，而且每一個都與溫度成正比。這意味著，例如，如果在溫度保持不變的情況下壓力增加一倍，那么氣體的體積必須減半；如果氣體的體積在壓力不變的情況下增加一倍，溫度也必須加倍。在大多數例子中，氣體中的分子數被認為是恒定的。當然，這只是一個近似值。氣體分子之間的碰撞不是完全彈性的，會損失一些能量，氣體分子間確實存在靜電力，但在大多數日常情況下，理想氣體定律與氣體的實際行為非常接近，即使不用于計算，也要保持壓力之間的關系，頭腦中的體積和溫度可以幫助科學家直觀地理解氣體的行為。理想氣體定律通常是人們在物理或化學入門課上學習氣體的第一個方程。范德瓦爾斯方程，其中包括對理想氣體定律基本假設的一些小的修正，在許多入門課程中也有教授然而，在實際應用中，修正量很小，如果理想氣體定律對給定的應用不夠精確，范德瓦爾斯方程也不夠好。與大多數熱力學一樣，理想氣體也被假定為處于平衡狀態。如果壓力，體積或溫度在變化；如果這些變量變化緩慢，稱為準靜態平衡的狀態，誤差可能是可以接受的小。放棄準靜態平衡的假設意味著把熱力學拋到更復雜的統計物理世界中去。

發表于 2020-09-17 22:05
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分類：科學教育

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