《氣體狀態(tài)參量》課件

氣體狀態(tài)參量氣體的基本概念氣體是由大量無規(guī)則運動的分子組成的物質(zhì)狀態(tài)。氣體分子之間距離很大，相互作用力很弱，可以自由移動。氣體沒有固定的形狀和體積，可以充滿任何容器。理想氣體的狀態(tài)參量1壓強氣體分子對器壁的撞擊所產(chǎn)生的壓力，是表征氣體分子運動劇烈程度的一個物理量。2溫度反映氣體分子平均動能大小的一個物理量，溫度越高，分子平均動能越大。3體積氣體所占據(jù)的空間大小，體積越大，氣體分子運動的自由空間越大。壓強的概念和單位定義壓強是指作用在物體表面上的壓力與受力面積之比。它表示單位面積上所受的力的大小。單位壓強的常用單位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2。壓強的測量方法1液柱式壓力計利用液體靜壓原理測量壓強2彈性元件式壓力計利用彈性元件形變來測量壓強3電測式壓力計利用壓強變化引起電信號變化來測量壓強溫度的概念和單位定義溫度是表示物體冷熱程度的物理量。單位常用的溫度單位有攝氏度(°C)、華氏度(°F)和開爾文(K)。零度0K稱為絕對零度，是理論上的最低溫度，在此溫度下，物質(zhì)的微觀粒子停止運動。溫度計的類型和原理水銀溫度計利用水銀的熱膨脹系數(shù)進行測量，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但易碎，水銀有毒。酒精溫度計利用酒精的熱膨脹系數(shù)進行測量，比水銀溫度計更安全，但精度較低。數(shù)字溫度計利用熱敏電阻或熱電偶等傳感器，精度高，讀取方便，但成本較高。體積的概念和單位體積的定義氣體的體積是指氣體所占據(jù)的空間的大小。它是一個標(biāo)量，通常用立方米(m3)或升(L)來表示。體積的單位常用的體積單位包括立方米(m3)、升(L)、毫升(mL)、立方厘米(cm3)等。1m3=1000L=10^6cm3.氣體的三種狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程適用于理想氣體，描述氣體壓力、體積、溫度和物質(zhì)的量之間的關(guān)系。范德華方程考慮分子間相互作用和分子體積，更準(zhǔn)確地描述真實氣體的行為。維里方程采用無窮級數(shù)展開式，更精確地描述真實氣體的性質(zhì)，尤其在高壓下。理想氣體狀態(tài)方程pV=nRTp代表氣體的壓強，V代表氣體的體積，n代表氣體的摩爾數(shù)，R代表氣體常數(shù)，T代表氣體的絕對溫度。應(yīng)用該方程可以用于計算氣體的壓強、體積、摩爾數(shù)或溫度。條件該方程僅適用于理想氣體，即氣體分子之間沒有相互作用力，且氣體分子體積可以忽略不計。狀態(tài)變化的類型等溫變化：溫度不變，體積和壓強變化等壓變化：壓強不變，體積和溫度變化等容變化：體積不變，溫度和壓強變化絕熱變化：與外界沒有熱交換，溫度、體積和壓強均變化等溫變化溫度不變在等溫變化過程中，氣體的溫度保持恒定。體積與壓強成反比根據(jù)玻意耳定律，當(dāng)溫度不變時，氣體的體積與壓強成反比。理想氣體狀態(tài)方程在等溫變化中，理想氣體狀態(tài)方程可以簡化為PV=常數(shù)。等壓變化1定義氣體在壓力保持不變的情況下發(fā)生體積和溫度的變化稱為等壓變化2公式等壓變化遵循以下公式:V/T=常數(shù)3應(yīng)用等壓變化廣泛應(yīng)用于氣體膨脹和壓縮過程，例如熱機和制冷機等容變化1體積不變氣體體積保持恒定2溫度升高壓強升高3溫度降低壓強降低絕熱變化1無熱量交換系統(tǒng)與外界之間沒有熱量交換2溫度變化氣體做功，溫度降低3應(yīng)用場景壓縮機、發(fā)動機混合氣體的狀態(tài)參量1混合氣體由兩種或兩種以上氣體組成的混合氣體。2總壓混合氣體的總壓等于各組分氣體分壓之和。3分壓混合氣體中某組分氣體所占的壓強。分壓定律氣體混合當(dāng)兩種或多種氣體混合在一起時，每種氣體都會對混合氣體的總壓產(chǎn)生貢獻。分壓每種氣體的分壓是指該氣體單獨占據(jù)混合氣體總體積時所產(chǎn)生的壓強。定律內(nèi)容混合氣體的總壓等于各組分氣體分壓之和。氣體密度的測定1質(zhì)量法利用天平稱量一定體積氣體的質(zhì)量，再根據(jù)密度公式計算。2體積法利用量筒或氣體體積計測量一定質(zhì)量氣體的體積，再根據(jù)密度公式計算。3理想氣體狀態(tài)方程法利用理想氣體狀態(tài)方程計算氣體密度。摩爾體積和摩爾質(zhì)量摩爾體積1摩爾任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占的體積都為22.4升。摩爾質(zhì)量1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量，單位為克/摩爾（g/mol）。關(guān)系摩爾質(zhì)量=氣體密度*摩爾體積。氣體的分子動理論氣體分子運動氣體分子處于永不停息的無規(guī)則運動中，它們之間存在著相互作用力。氣體分子間距離氣體分子間距離遠大于分子本身的尺寸，因此氣體分子間的作用力很弱。氣體分子碰撞氣體分子之間發(fā)生頻繁的碰撞，這些碰撞是彈性的，即動能守恒。氣體的平均自由程碰撞頻率氣體分子在運動過程中會不斷地相互碰撞。平均自由程氣體分子兩次碰撞之間所經(jīng)過的平均距離被稱為平均自由程。影響因素氣體分子的平均自由程與氣體密度和分子直徑有關(guān)。氣體分子的動能溫度與動能氣體分子的平均動能與氣體的溫度成正比。溫度越高，分子運動越快，動能越大。動能公式單個氣體分子的動能可以用公式Ek=1/2*mv2來計算，其中m是分子的質(zhì)量，v是分子的速度。氣體分子的勢能分子間作用力氣體分子之間存在著相互作用力，包括引力和斥力。勢能與分子間距離有關(guān)，距離越近，勢能越低。勢能曲線勢能曲線描述了分子間勢能隨距離的變化關(guān)系，可以用來分析分子間作用力的性質(zhì)。影響因素氣體分子的勢能受多種因素影響，包括分子種類、溫度、壓力等。氣體的內(nèi)能動能氣體分子無規(guī)則運動，具有動能。勢能氣體分子之間存在相互作用力，具有勢能。總和氣體的內(nèi)能是所有氣體分子動能和勢能的總和。氣體的熱容和比熱容熱容物體溫度升高1攝氏度所需的熱量，用C表示，單位為焦耳每攝氏度（J/℃）。比熱容單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1攝氏度所需的熱量，用c表示，單位為焦耳每千克攝氏度（J/(kg·℃)）。氣體熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律能量守恒定律。系統(tǒng)所吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量和對外所做的功的總和。熱力學(xué)第二定律熱量只能從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體，不能從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體。熱力學(xué)第三定律當(dāng)溫度趨近于絕對零度時，系統(tǒng)的熵值趨近于零，即系統(tǒng)達到完美有序狀態(tài)。熱學(xué)效率1定義熱學(xué)效率是指熱機將吸收的熱量轉(zhuǎn)化為機械能的比例，即有效利用的能量占總能量的比例。2公式熱學(xué)效率=有效利用的能量/總能量=功/熱量。3影響因素?zé)釞C的工作物質(zhì)、工作溫度、工作方式等因素會影響熱學(xué)效率。熱機和制冷機熱機將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。制冷機將低溫物體吸收的熱量傳遞給高溫物體的機器。氣體的工程應(yīng)用航天航空氣體在航天航空領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如火箭推進劑、衛(wèi)星大氣層監(jiān)測