理想气体

高中物理理想气体经典总结

知识要点：

一、基础知识

1、气体的状态：气体状态,指的是某一定量的气体作为一个热力学系统在不受外

界影响的条件下,宏观性质不随时间变化的状态,这种状态通常称为热力学平

衡态,简称平衡态;所说的不受外界影响是指系统和外界没有做功和热传递的

相互作用,这种热力学平衡,是一种动态平衡,系统的性质不随时间变化,但在微

观上分子仍永不住息地做热运动,而分子热运动的平均效果不变;

2、气体的状态参量：

1气体的体积V

①由于气体分子间距离较大,相互作用力很小,气体向各个方向做直线运动直

到与其它分子碰撞或与器壁碰撞才改变运动方向,所以它能充满所能达到的空间,

因此气体的体积是指气体所充满的容器的容积;注意：气体的体积并不是所有气

体分子的体积之和

②体积的单位：米3m3分米3dm3厘米3cm3升l毫升ml

2气体的温度T

①意义：宏观上表示物体的冷热程度,微观上标志物体分子热运动的激烈程度,

是气体分子的平均动能大小的标志;

②温度的单位：国际单位制中,温度以热力学温度开尔文K为单位;常用单位

为摄氏温度;摄氏度℃为单位;二者的关系：T=t+273

3气体的压强P

①意义：气体对器壁单位面积上的压力;

②产生：由于气体内大量分子做无规则运动过程中,对容器壁频繁撞击的结

果;

③单位：国际单位：帕期卡Pa

常用单位：标准大气压atm,毫米汞柱mmHg

换算关系：1atm=760mmHg=×105Pa

1mmHg=

3、气体的状态变化：一定质量的气体处于一定的平衡状态时,有一组确定的状

态参量值;当气体的状态发生变化时,一般说来,三个参量都会发生变化,但在一定

条件下,可以有一个参量保持不变,另外两个参量同时改变;只有一个参量发生变

化的状态变化过程是不存在的;

4、气体的三个实验定律

1等温变化过程——玻意耳定律

①内容：一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比;

②表达式：

2

2

1

1

V

p

V

p



或CVPVPVP

nn

......

2211

③图象：在直角坐标系中,用横轴表示体积V,纵轴表示压强P;一定质量的气体

做等温变化时,压强与体积的关系图线在P-V图上是一条双曲线;若气体第一次做

等温变化时温度是T

1

,第地次做等温变化时温度是T

2

,从图上可以看出体积相等

时,温度高的对应对压强大的,故T

2

>T

1

;

温度越高,等温线离原点越远;如果采用P-

V

1

坐标轴,不同温度下的等温线是过原

点的斜率不同的直线;如图2

④等温变化过程是吸放热过程

气体分子间距离约为10-9m,分子间相互作用力极小,分子间势能趋于零,可以

为分子的内能仅由分子的动能确定;温度不变,气体的内能不变,即ΔE=0;气体对

外做功时,据热力学第一定律可知,ΔE=0,W<0,Q>0,气体从外界吸热,气体等温压

缩时,Q<0,气体放热;所以,等温过程是个吸热或放热的过程;

⑤玻意耳定律的微观解释

一定质量的气体,分子总数不变;在等温变化过程中,气体分子的平均支能不变,

气体分子碰撞器壁的平均冲量不变;气体体积增大几倍,气体单位体积内分子总

数减小为原来的

n

1

,单位时间内碰撞单位面积上的分子总数也减小为原来的

n

1

,

当压强减小时,结果相反;所以,对于一定质量的气体,温度不变时,压强和体积成

反比;

⑥玻意耳定律的适用条件

玻意耳定律是用真实气体通过实验得出的规律;因此这个规律只能在气体压强

不太大,温度不太低的条件下适用;

2气体的等容变化——查理定律

①内容A：一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高或降低1℃,它的

压强的增加或减少量等于在0℃时压强的

273

1

;

B：一定质量的气体,在体积不变的情况下,它的压强跟热力学温度成正比;

②表达式：A：

273

00

P

t

PP

t



或

)

273

1(

0

t

PP

t



P

0

-0℃时一定质量的压强不是大气压

P

t

-t℃时一定质量的压强不是大气压

B：

2

1

2

1

T

T

P

P



③图象：

A：P-t图,以直角坐标系的横轴表示气体的摄氏温度t,纵轴表示气体的压强

P,据查理定律表达式

)

273

1(

0

t

PP

t



可知一定质量气体在体积不变情况下,P-t

图上等容图线是一条斜直线;与纵轴交点坐标表示0℃时压强;等容线延长线通

过横坐标-273℃点;等容线的斜率与体积有关,V大,斜率小;

B：P-T图,在直角坐标系中,用横轴表示气体的热力学温度,纵轴表示气体的

压强,P-T图中的等容线是一条延长线过原点的倾斜直线;斜率与体积有关,体积

越大,斜率越小;由于气体温度降低到一定程度时,已不再遵守气体查理定律,甚

至气体已液化,所以用一段虚线表示;

④查理定律的微观解释

一定质量的气体,分子总数不变,在等容变化中,单位体积内分子数不变;在气

体温度升高时,气体分子的平均动能增大,碰撞器壁的平均冲量增大,气体的压强

随温度升高而增大;反之,温度降低时,气体的压强减小;

⑤查理定律适用条件

查理定理在气体的温度不太低,压强不太大的条件下适用;

3等压变化过程——盖·吕萨克定律

①内容A：一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度每升高或降低1℃,它

的体积的增加或减少量等于0℃时体积的

273

1

;

B：一定质量的气体,在压强不变的条件下,它的体积跟热力学温度成

正比;

②表达式：A：

)

273

1(

0

t

VV

t



B：

2

1

2

1

T

T

V

V



③图象：在直角坐标系中,横轴分别表示摄氏温标,热力学温标；纵轴表示气

体的体积,一定质量气体的等压图线分别是图5,图6,如果进行两次等压变化,由

图可看出温度相同时,P

2

对应体积大于P

1

对应体积,所以P

2

1

④盖·吕萨克定律的微观解释

一定质量的气体,气体的分子总数不变,当它温度升高时,分子的平均动能

增大,气体的压强要增大;这时使气体的体积适当增大,使单位体积内分子数减

小,在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小,气体压强就可以保持不变;

⑤盖·吕萨克定律的适应范围：

压强不太大,温度不太低的条件下适用;

5、理想气体的状态方程：

1理想气体：能够严格遵守气体实验定律的气体,称为理想气体;理想气体是一种

理想化模型;实际中的气体在压强不太大,温度不太低的情况下,均可视为理想气

体;

2理想气体的状态方程：

C

T

PV

T

VP

T

VP

或

2

22

1

11

一定质量的理想气体的状态发生变化时,它的压强和体积的乘积与热力学

温度的比值保持不变;即此值为—恒量;

6、克拉珀龙方程

由气态方程可知



T

PV

恒量,对于1摩尔理想气体取T=273K时,可计算此恒量

R=mol,R叫做普适气体恒量;对于任意质量M的理想气体,其摩尔数为n=

u

M

M-

质量,u-摩尔质量因而有

T

PV

u

M

R,此方程叫克拉珀龙方程;