氣體與分子運動論

理想氣體狀態方程

把氣體壓進一半大小的空間,它的壓強大約會翻倍;給它加熱,它要麼推得更猛,要麼膨脹;再多加些氣體,效果還會增強。理想氣體狀態方程,就是把所有這些日常觀察用一條簡短方程整齊地串在一起的唯一規律。

它寫作 PV = nRT,意思是:理想氣體的壓強 P 乘以體積 V,等於氣體的物質的量 n(以莫耳計)乘以氣體常數 R 再乘以絕對溫度 T。固定其中任意兩個量,這條定律就能精確告訴你其餘的量必須如何彼此權衡。它就是理想氣體的狀態方程。

這短短一行吸收並統一了波以耳、查理與亞佛加厥那些更古老、各自獨立的氣體定律——每一條都只是固定某些變量後得到的特例。對普通氣體而言它可靠得令人欣喜,但由於建立在理想氣體圖景之上,在高壓或低溫下它會慢慢失準,那裡的真實氣體需要更完整的方程。

要算出多少莫耳的氦氣充滿一隻氣球,你測出它的體積、房間的壓強和溫度,再把 PV = nRT 變形為 n = PV / RT——整個計算都繫於這一條定律。

PV = nRT 一步就把壓強、體積、物質的量與溫度連在一起。

這裡的溫度必須是絕對溫度(克耳文),絕不能用攝氏度——在 PV = nRT 中誤用攝氏度,是初學者最常見、也最致命的錯誤之一。

又稱
ideal gas equationPV = nRT理想气体定律理想氣體定律