第1章 气体和稀溶液
在自然界,物质通常以气、液、固三种状态存在。这是因为在自然条件下,不同物质的分子之间相互作用不同。在特定条件下,物质还可以以等离子态存在。气态、液态、固态这三种状态在一定条件下可以相互转化。例如,液态水可以蒸发为水蒸气,水蒸气也可以冷凝成液态水;在低温下,液态水可以凝聚成固态冰,温度升高,固态冰也可以融化成液态水。这种液体的气化、气体的液化、液体的凝固和固体的熔化等物质状态的变化��称为相变。本章**介绍气体和稀溶液。
1.1 理想气体的状态方程
气体的基本特征是扩散性和可压缩性。它没有固定的形状和体积,如将一定量的气体放入容器中,不管容器的大小、形状如何,气体都能均匀地充满整个容器,它的形状与体积随容器而定,这说明气体的体积实际上指的是它所在容器的体积,也说明气体分子是处于不断运动变化中的。在常温常压下,气体的分子间距离较大,分子本身所占的体积很小,当增大压强或降低温度时,分子间距离减小,因此气体的体积也随之减小。所以温度及压强对气体的体积均产生较大的影响。
由于气体分子永远处于无规则的运动中,气体分子在无规则运动中相互碰撞,同时也碰撞容器壁,气体分子对容器壁的碰撞力就形成了气体的压强,温度升高,气体分子的无规则运动加剧,气体的压强和体积也会发生变化。所以气体的压强(p)、温度(T)、体积(V)以及气体的物质的量(n)是描述气体状态的四个重要的物理量。
1.1.1 理想气体模型
理想气体是人们为了使问题简化而建立的一种人为的气体模型,按照这一模型把气体分子作了两点假定:(1)气体分子是一种质点(有质量的几何点),只有质量而忽略其自身的体积。
(2)忽略分子之间的相互作用力,分子与分子之间的碰撞以及分子与器壁之间的碰撞视为完全弹性碰撞,无动能损失。
只有满足以上两点假定的真实气体可以称为理想气体。
1.1.2 理想气体状态方程
在17~18世纪,科学家在比较温和的条件下(如常温常压)探求气体体积的变化规律,并通过归纳总结出几条关于气体的定律:波义耳(Boyle)定律 当n 和T 一定时,气体的V 与p 成反比,即V ∝1/p(∝表示正比于)。
查理-盖?吕萨克(Charles-GayLussac)定律 当n 和p 一定时,气体的V 与T 成正比,即V∝T。
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