理想气体是什么(Ideal Gas)？

理想气体是物理学家在概率论分析中使用的一种理论物质状态。理想气体是由分子相互反弹而不发生任何相互作用的物质组成。分子之间没有引力或排斥力，在碰撞过程中没有能量损失。理想气体可以完全用它们的体积、密度和温...

理想气体是物理学家在概率论分析中使用的一种理论物质状态。理想气体是由分子相互反弹而不发生任何相互作用的物质组成。分子之间没有引力或排斥力，在碰撞过程中没有能量损失。理想气体可以完全用它们的体积、密度和温度来描述。科学家用烧杯来描述理想气体的状态方程，通常称为理想气体定律，是PV=NkT。在方程中，N是分子数，k是Boltzmann~s常数，即相当于1.4 x 10-23焦耳每开尔文。通常更重要的是压力和体积成反比，而且每一个都与温度成正比。这意味着，例如，如果在温度保持不变的情况下压力增加一倍，那么气体的体积必须减半；如果气体的体积在压力不变的情况下增加一倍，温度也必须加倍。在大多数例子中，气体中的分子数被认为是恒定的。当然，这只是一个近似值。气体分子之间的碰撞不是完全弹性的，会损失一些能量，气体分子间确实存在静电力，但在大多数日常情况下，理想气体定律与气体的实际行为非常接近，即使不用于计算，也要保持压力之间的关系，头脑中的体积和温度可以帮助科学家直观地理解气体的行为。理想气体定律通常是人们在物理或化学入门课上学习气体的第一个方程。范德瓦尔斯方程，其中包括对理想气体定律基本假设的一些小的修正，在许多入门课程中也有教授然而，在实际应用中，修正量很小，如果理想气体定律对给定的应用不够精确，范德瓦尔斯方程也不够好。与大多数热力学一样，理想气体也被假定为处于平衡状态。如果压力，体积或温度在变化；如果这些变量变化缓慢，称为准静态平衡的状态，误差可能是可以接受的小。放弃准静态平衡的假设意味着把热力学抛到更复杂的统计物理世界中去。

发表于 2020-09-17 22:05
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分类：科学教育

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