气体与分子运动论

理想气体状态方程

把气体压进一半大小的空间,它的压强大约会翻倍;给它加热,它要么推得更猛,要么膨胀;再多加些气体,效果还会增强。理想气体状态方程,就是把所有这些日常观察用一条简短方程整齐地串在一起的唯一规律。

它写作 PV = nRT,意思是:理想气体的压强 P 乘以体积 V,等于气体的物质的量 n(以摩尔计)乘以气体常数 R 再乘以绝对温度 T。固定其中任意两个量,这条定律就能精确告诉你其余的量必须如何彼此权衡。它就是理想气体的状态方程。

这短短一行吸收并统一了波义耳、查理与阿伏伽德罗那些更古老、各自独立的气体定律——每一条都只是固定某些变量后得到的特例。对普通气体而言它可靠得令人欣喜,但由于建立在理想气体图景之上,在高压或低温下它会慢慢失准,那里的真实气体需要更完整的方程。

要算出多少摩尔的氦气充满一只气球,你测出它的体积、房间的压强和温度,再把 PV = nRT 变形为 n = PV / RT——整个计算都系于这一条定律。

PV = nRT 一步就把压强、体积、物质的量与温度连在一起。

这里的温度必须是绝对温度(开尔文),绝不能用摄氏度——在 PV = nRT 中误用摄氏度,是初学者最常见、也最致命的错误之一。

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