理想气体状态方程式有两种形式,分别是P1V1/T1=P2V2/T2=...=恒量(1)和PV=nRT(2)。根据具体情况来选择使用哪种形式。一般在理想气体发生状态变化时使用(1)式,而在没有状态变化或气体的数量发生变化(如发生化学反应)时使用(2)式。
需要注意的是,方程式的适用范围有限,不适用于低温和高压的场合,否则会产生很大的偏差。另外,使用(2)式时要注意R的数值必须与压力和体积的单位相对应。
PV的单位 | atm·l | atm·cm3 | mmHg·l | Pa·m3(或J) | Pa·dm3 | cal |
R的数值 | 0.08206 | 82.06 | 62.363 | 8.3143 | 8314.3 | 1.987 |
R的单位 | atm·l/mol·K | atm·cm3/mol·K | mmHg·dm3/mol·K | Pa·m3/mol·K(或J/mol·K) | Pa·dm3/mol·K | cal/mol·K |
常应用于 | 理想气体定律和平衡常数变换等方面的计算。 | 热力学,电化学等方面的计算。 |
在使用R数值时,不要死记硬背,而是要根据R=PV/nT和P、V之间的单位变换关系进行推算。同时,要记住一些常用的单位换算关系,如1atm=101325Pa=760mmHg,1卡=4.18J,1立方米=1000l(dm3)=10^6ml(cm3)。
气体扩散定律(Graham's law)表明,在同温同压下,气体的扩散速度(渗流速度)与气体密度(或分子量)的平方根成反比。可以用以下公式表示:v1/v2=√(d2/d1)=√(M2/M1)。
气体扩散定律常用于分离不同气体和求算气态物质的分子量。
混合气体的总压力等于组份气体分压之和,某组份气体分压的大小和它在气体混合物中的体积分数(或物质的量分数X1)成正比。
P总=P1+P2+P3+...+Pi
Pi=P总Vi/V总=P总Xi
混合气体中的每一种气体组份都遵循理想气体状态方程式。
PiV总=niRT
P总Vi=niRT
需要注意的是,通常在使用排水取气法或在水面上方收集某一气体时,总是包含水蒸气,即一个混合气体的体系。因此,在处理这类问题时需要使用分压定律。