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標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

標(biāo)準(zhǔn)氣體是物質(zhì)的一個(gè)態(tài)。氣體與液體一樣是流體：它可以流動(dòng)，可變形。與液體不同的是氣體可以被壓縮。假如沒有限制(容器或力場(chǎng))的話，氣體可以擴(kuò)散，其體積不受限制。標(biāo)準(zhǔn)氣體氣態(tài)物質(zhì)的原子或分子相互之間可以自由運(yùn)動(dòng)。氣態(tài)物質(zhì)的原子或分子的動(dòng)能比較高。

標(biāo)準(zhǔn)氣體有實(shí)際氣體和理想氣體之分。標(biāo)準(zhǔn)氣體理想氣體被假設(shè)為氣體分子之間沒有相互作用力，氣體分子自身沒有體積，當(dāng)實(shí)際氣體壓力不大，分子之間的平均距離很大，氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)，溫度又不低，導(dǎo)致分子的平均動(dòng)能較大，分子之間的吸引力相比之下可以忽略不計(jì)，實(shí)際氣體的行為就十分接近理想氣體的行為，可當(dāng)作理想氣體來處理。以下內(nèi)容中討論的全部為理想氣體，但不應(yīng)忘記，實(shí)際氣體與之有差別，用理想氣體討論得到的結(jié)論只適用于壓力不高，溫度不低的實(shí)際氣體。

① 標(biāo)準(zhǔn)氣體理想氣體方程

pV=nRT

標(biāo)準(zhǔn)氣體遵從理想氣體狀態(tài)方程是理想氣體的基本特征。理想氣體狀態(tài)方程里有四個(gè)變量——?dú)怏w的壓力p、氣體的體積V、氣體的物質(zhì)的量n以及溫度T和一個(gè)常量(氣體常為R)，只要其中三個(gè)變量確定，理想氣體就處于一個(gè)狀態(tài)，因而該方程叫做理想氣體狀態(tài)方程。標(biāo)準(zhǔn)氣體溫度T和物質(zhì)的量n的單位是固定不變的，分別為K和mol，而氣體的壓力p和體積V的單位卻有多種取法，這時(shí)，狀態(tài)方程中的常量R的取值(包括單位)也就跟著改變，在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，千萬要注意正確取用R值：

p的單位 V的單位 R的取值(包括單位)

atm

atm

Pa

kPa

Pa L

cm3

L

L

m3 0.08206L?atm/mol?K

82.06cm3?atm/mol?K

0.008134L?Pa/mol?K

8.314L?kPa/mol?K

8.314m3?Pa/mol?K

☆1 atm=101.325kN/m2;1Pa=1N/ m2;1N?m=1J;當(dāng)各種物理量均采用SI制單位時(shí)，R=8.314J/mol?K

例：

由此我們可以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積

解：

由 pV=nRT得：

V=n?R?t/p

=1mol?8.314L?Pa/mol?K?273.16K/101325Pa

=22.4127224278L

②標(biāo)準(zhǔn)氣體 分壓定律

1810年道爾頓發(fā)現(xiàn)，混合氣體的總壓等于把各組分氣體對(duì)濃度置于同一容器里所產(chǎn)生的壓力之和。這個(gè)規(guī)律稱為道爾頓分壓定律。其實(shí)，道爾頓分壓定律只對(duì)理想氣體才成立，對(duì)于實(shí)際氣體，由于分子間作用力的存在，道爾頓定律將出現(xiàn)偏差。因此，能滿足道爾頓分壓定律的氣體混合物稱為理想氣體的理想混合物。

國家測(cè)量局頒布的GB102.8—82采納IUPAC的推薦，規(guī)定混合氣體中的氣體B的分壓pB的定義為

pB=xBp

式中xB為氣體B的摩爾分?jǐn)?shù)，p為混合氣體在同溫度下的總壓。于是我們又可以得到：

p=p1 +p2 +p3 +p4 +……+pj +pB =∑pj =∑xjp

上式表明，混合氣體的總壓等于同溫度下其組分氣體的分壓之和，此式可用于任何混合氣體。

對(duì)于理想氣體，將p總V=n總RT/V

可見分壓pB是理想氣體B單獨(dú)占有混合氣體的體積V時(shí)顯示的壓力。

例：

混合氣體中有4.4gCO2,14gN2,和12.8gO2,總壓為2.026×105Pa，求各組分氣體的分壓。

解：

先求出各組分氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(摩爾分?jǐn)?shù))，代入上式即可得各組分氣體的分壓

n(CO2)=4.4g/44g/mol=0.10mol

n(N2)=14g/28g/mol=0.50mol

n(O2)=12.8g/32g/mol=0.40mol

x(CO2)=n(CO2)/[n(CO2)+ n(N2)+ n(O2)]=0.10

x(N2)=n(N2)/[n(CO2)+ n(N2)+ n(O2)]=0.50

x(O2)=n(O2)/[n(CO2)+ n(N2)+ n(O2)]=0.40

p(CO2)=0.10×2.026×105Pa=2.0×104Pa

p(N2)=0.50×2.026×105Pa=1.0×105Pa

p(O2)=0.40×2.026×105Pa=8.1×104Pa

標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。理想氣體狀態(tài)方程。氣體密度。分壓定律。氣體相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定。氣體溶解度(亨利定律)。 標(biāo)準(zhǔn)氣體常量R的取值0.08206 L?atm?mol-1?k-1 或 8.314 m3?Pa?mol-1?k-1

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