理想気体：概念、特性、および演習

ガス理想的 は衝突 粒子間は完全に弾力性があります. 彼の粒子の間には、次のような相互作用はありません。力さらに、魅力的または反発的であり、これらの粒子はスペースを占有しません。

による気体の運動論、理想気体の熱力学的状態は、次の変数によって完全に記述されます。圧力、ボリュームと温度.

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理想気体の概念

理想気体は専ら粒子に寸法時間厳守 （ごくわずかなサイズの）移動混沌としました オンになっています高い速度。 このタイプのガスでは、粒子の温度と並進速度は比例します。

理想気体の粒子間に相互作用がないため、内部エネルギーこのガスのは常にの合計に等しい運動エネルギーそれを構成するすべての粒子の。

理想気体が何であれ、それらは常に同じです数に粒子同じボリュームに対して。それらの質量は、順番に、あなたに直接依存しますモル質量（g / molで測定）さらに、 1モルの理想気体 （約6.0.10²³ 粒子）は常に 22.4リットルに等しい容量。

君はガスリアル、 の発生がある場所衝突非弾性 粒子間で、理想気体の振る舞いに非常に近づきます 低圧および高温領域。 偶然にも、地球の圧力と温度の通常の条件下（25°Cと1気圧）では、ほとんどの気体は理想気体のように振る舞い、これにより熱力学的挙動に関する予測の計算が容易になります彼らの。

のようないくつかのガス 水蒸気、 で希釈されています大気ガス、理想気体とは見なされませんが、はいガスリアル。 これらのガスは、粒子間に重要な相互作用があり、凝縮する、それらを引き起こす 液化、 ある場合 温度低下.

理想気体の特性

でそれをチェックしてください概要、理想気体のいくつかの特性：

それらでは、粒子間の完全な弾性衝突のみが発生します。
それらでは、粒子間の相互作用はありません。
それらの中で、粒子の寸法はごくわずかです。
理想気体1モルは、気体が何であるかに関係なく、22.4リットルの体積を占めます。
実在気体は、低圧および高温状態では理想気体のように動作します。
ほとんどのガスは理想気体と同様に動作します。

理想気体の法則

学者によって開発されたガスの研究 チャールズボイル、ジョセフルイゲイルサック そして ロバートボイル の出現につながった 3つの経験則、の体制における理想気体の挙動を説明するために使用されます温度, 圧力そして ボリューム定数、 それぞれ。

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一緒にこれらの法律はの出現のために必要な基礎を形成しました 理想気体の法則、関連する ガスの初期熱力学的状態、量Pによって定義されます₁、T₁ およびV₁、あなたと 最終的な熱力学的状態 （P₂、V₂ およびT₂）、いくつか苦しんだ後ガス変換.

をチェックしてください式一般気体の法則の：

一般的な気体の法則は、製品与える圧力毛皮 ボリュームのガス、 ケルビン単位の熱力学的温度で割ると、定数に等しくなります。この定数は、次のように記述されます。クラペイロン方程式、見る：

番号 –モル数（mol）

R –完全ガスの普遍定数（0.082 atm.l / mol。 Kまたは8.31J / mol。 K）

式では、 P ガスによって加えられる圧力です、 V このガスが占める体積であり、 T ケルビンで測定された温度です。偉大さ番号モル数を指しますが、 R は理想気体の普遍的な定数であり、多くの場合、atm.l / molの単位で測定されます。 KまたはJ / mol。 K、後者はによって採用されています SI.

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理想気体の内部エネルギー

THE エネルギー内部理想気体の量は、次の間の積を使用して計算できます。 絶え間ないにボルツマン および熱力学的温度、注：

K_B –ボルツマン定数（K_B = 1,38.10-²³ J / K）

以前の関係から、これにより、 平均運動エネルギー 理想気体の粒子から、次の式を導きます。これを使用して、 分子の平均二乗速度 与えられた温度Tに対する理想気体の注意：

M –モル質量（g / mol）

この式により、次のことがわかります。添加で温度理想気体の その結果、粒子の平均二乗速度が増加します。

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理想気体に関する解決済みの演習

質問1） 227°Cの温度で、1気圧の理想気体2モルが見つかります。このガスが占める体積をリットルで計算します。

データ： R = 0.082 atm.l / mol。 K

a）75リットル

b）82 l

c）15リットル

d）27 l

e）25リットル

テンプレート： 文字B

解決：

このガスの体積を計算するには、クラペイロンの式を使用しますが、計算を行う前に、227°Cの温度をケルビンに変換する必要があります。このために、この温度に係数273を追加すると、500Kの温度になります。

決議によると、ガスが占める体積は82リットルです。

質問2） 理想気体は、3 atmの圧力にさらされると、20 lの体積を占めるため、温度は一定に保たれ、体積は3倍になります。この変換を経た後のこのガスの最終圧力を計算します。

a）1気圧

b）3気圧

c）5気圧

d）8気圧

e）9気圧

テンプレート： 文字a

解決：

この演習を解決するために、ガスの一般法則を使用します。注：

計算を行うには、変換中にガスの体積が3倍になるため、ガスに60リットルの体積を割り当てる必要がありました。

RafaelHellerbrock著
物理の先生