題:
理想氣體和理想氣體之間有什麼區別?
DLV
2015-01-28 08:35:04 UTC
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互聯網上有各種各樣的地方,我想看看你們的想法。

實際上,有人問我理想氣體的熱容量是否獨立溫度。我說不,即使在很小的範圍內它實際上是不變的。

這是真的嗎?

什麼是理想的氣體?完美的氣體有什麼區別?我對提出的問題的回答正確嗎?

謝謝。

根據Wikipedia的說法,[一種理想的氣體與一種理想的氣體不是同一回事](http://en.wikipedia.org/wiki/Perfect_gas)。具體而言,似乎所有理想氣體都是理想的,但並非所有理想氣體都是理想的。兩種類型都遵循理想的氣體定律,但是它們的熱容量對溫度和壓力的依賴性不同。當前的答案似乎都沒有此信息。
關於[PhysicsForum](https://www.physicsforums.com/threads/definition-of-an-ideal-gas.710587/)的有趣討論表明,我們所謂的“理想氣體”實際上是“完美的氣體”。氣給工程師。使我難以想像的是,在沒有分子間相互作用的情況下,如何獲得$ C_p $或$ C_V $依賴性。
@chipbuster可以將無相互作用氣體(單原子)的摩爾內能定義為$ \ frac {3} {2} RT + U(T = \ pu {0 K})$,從那裡可以得到$ C_V $和$ C_p $作為$ C_V + R. $
@David謝謝,告訴你我的體溫有多弱:P
我投票認為兩者之間的差異不明確。 IUPAC黃金書定義了“理想氣體” http://goldbook.iupac.org/I02935.html。但是,IUPAC沒有關於“理想氣體”的定義,因此該短語意味著作者想要表達的意思。
七 答案:
Jori
2015-01-29 00:23:24 UTC
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理想氣體與理想氣體相同。只是命名不同。此類氣體的通常名稱(假定構成該氣體的粒子彼此之間沒有相互作用)是理想氣體,而理想氣體就是這種氣體在Atkins物理化學書中所命名的名稱。我個人更喜歡完美的氣體命名,因為它說明了對此假設的完美性質。

對於簡單系統(例如單原子氣體),我們可以假設理想/理想氣體為$ C_ { V,m} $與溫度無關。對於實際氣體,肯定不是這種情況。

請注意,$ C_ {V,m} = \ frac {3} {2} R $僅適用於單原子氣體。

jheindel
2015-09-02 02:50:06 UTC
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即,結果$ C_V / n = \ frac {3} {2} R $來自理想氣體而不是理想氣體,僅是後者的近似值。

所以,讓我們首先看一下$ C_p-C_V = R $的來源,然後看一下$ C_V = \ frac {3} {2} R $來看看

我們從熱容的定義開始,即每單位溫度變化所產生的能量變化,即$$ \ Delta H = \ int_ {T_1} ^ {T_2} n \ cdot C_p \,\ mathrm dT $$ 現在,我假設熱容與溫度無關

然後,$$ \ Delta H = n \ cdot C_p(T_2-T_1)$ $

由於$ H = U + PV $並且壓力在此處保持恆定,因此將表達式重寫為$$ \ Delta U + P \ Delta V = n \ cdot C_p(T_2-T_1)$$通過上面執行的相同積分(但使用$ C_V $),我們發現$ \ Delta U = n \ cdot C_v(T_2-T_1)$將這些表達式組合併簡化,

$$ C_p-C_V = P \ frac {\ Delta V} {n \ cdot \ Delta T} $$

使用理想氣體定律,在恆定壓力下,我們發現$$ \ frac { \ Delta V} {\ Delta T} = \ frac {nR} {P} $$將其放入$$ C_p-C_V = R $$


現在,對於單原子理想氣體,能量只能存儲在翻譯中。為了避免必須做數學和一點物理學的等分定理,我們看到單原子氣體的能量將是$$ U = \ frac {3} {2} Nk_ \ mathrm bT $$ For $ N = N_ \ Mathrm A $粒子,我們有$$ U = \ frac {3} {2} RT $$

因此,因為$$ C_V \ equiv \ left(\ frac {\ partial U} {\部分T} \ right)_ {P,n} $$我們看到,$$ C_V = \ frac {3} {2} R $$

結論:

我們看到,在我們推導關係$$ C_p-C_V = R $$時,我們都使用了理想氣體定律,並假設熱容與溫度無關。

因此,要回答此答案頂部引用的問題,$ \ frac {C_V} {n} = \ frac {3} {2} R $是從理想氣體而不是理想氣體中得出的。

並且,為回答另一個問題,我們的推導要求我們假設熱容量隨溫度的變化而恆定,因此說熱取決於理想氣體的溫度是不正確的。但是,確實,熱氣體的熱容量會隨溫度而變化。

關於理想氣體和理想氣體之間是否存在差異,我將看一下Wikipedia頁面上的內容。上面的評論,但是當已經完全理解理想氣體並且理想氣體的行為基本相同時,將某物定義為理想氣體似乎是多餘的。 / p>

Chemist2
2016-09-19 05:06:57 UTC
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我記得P.W. Atkins等人指出,理想氣體和理想氣體中的粒子之間的相互作用是恆定的(即,它們不會隨T或P變化)。區別在於,對於百分比氣體,相互作用不僅恆定,而且等於零。對於理想的氣體,它們只是恆定的。 。實際上,相比而言,距離很大,這就是為什麼粒子之間的吸引力可以忽略不計的原因。

Matt Holt
2015-01-28 08:50:15 UTC
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簡而言之,理想氣體遵循理想氣體定律。在熱力學和統計力學中,許多物理關係是使用理想氣體定律推導出來的,根據情況有時會考慮范德華力或其他不可忽略的影響。以我的理解,理想的氣體是理想的氣體,但從未將其視為具有非相互作用的粒子。除非您打算在物理化學或凝聚態物理領域做一些論文或論文,否則我認為區別並不十分重要。

好吧,有人問我Cv是否與理想氣體的溫度無關。理想氣體的Cv不是T的函數,但理想氣體的Cv似乎取決於。
是的,我同意這一點。物理學家將一種理想氣體定義為符合理想氣體定律並表現出與溫度無關的熱容量。正如我們的工程師所稱,理想氣體是一種遵循理想氣體定律的氣體,其熱容確實取決於溫度。實際氣體實際上在低壓下接近理想的氣體行為,並且確實表現出與溫度有關的熱容量。
Renato
2015-02-02 05:05:27 UTC
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P。 W. Atkins說,最好使用術語 perfect (完美氣體),因為顆粒沒有相互作用。相反,理想溶液由不同的顆粒組成,這些顆粒之間表現出相同的相互作用(甲苯/苯混合物是很好的近似值)。

WRSmithGuelph
2020-03-09 03:11:46 UTC
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就宏觀熱力學而言(不需要基於分子的論據),區分“理想氣體”和“完美氣體”的根本原因是氣體的混合物(溶液)可能是“理想溶液” ”,但它的每個成分都不必是理想的氣體。

在單組分氣相的情況下,更精確地使用術語“完美氣體”,它是指遵循狀態方程的氣體(通常稱為“理想氣體方程”狀態”): $$ PV = nRT \ tag {1} $$ span>其中P是壓力,V是體積,n是摩爾數,R是通用氣體常數,T是絕對溫度。

根據熱力學關係

$$(\ mathrm d \ mu / \ mathrm dP)_T = V / n \ tag {2 } $$ span>

我們獲得了單個完美氣體的化學勢,

$$ \ mu_i(T,P )= \ mu_i ^ 0(T; P ^ 0)+ RT \ ln(P / P ^ 0)\ tag {3} $$ span>

其中 $ P ^ 0 $ span>按照慣例設置為 $ \ pu {1 bar} $ span>(但1990年前的表格使用 $ P ^ 0 = \ pu {1 atm} $ span>。)

到目前為止,我們可以使用術語“理想氣體”。然而,在解決方案的情況下出現問題。等式的推廣。 (3)到理想氣體的混合物(溶液)是

$$ \ mu_i(T,P)= \ mu_i ^ 0(T; P ^ 0 )+ RT \ ln(x_iP / P ^ 0)\ tag {4} $$ span>

,其中 $ x_i $ span>是物種的摩爾分數 $ i $ span>。 (請注意,對等式(4)進行熱力學操作很容易得出混合物的理想氣體EOS

$$ PV = n_tRT \ tag {5} $$ span>

,其中 $ n_t $ span>是摩爾總數。

等式。 (4)可以寫為

$$ \ mu_i(T,P)= \ mu_i ^ *(T,P)+ RT \ ln(x_i) \ tag {6} $$ span>

其中

$$ \ mu_i ^ *(T,P)= \ mu_i(T; P ^ 0)+ RT \ ln(P / P ^ 0)\ tag {7} $$ span>

然後定義“理想溶液”(對於任何相)的一般概念是有用的,對於該概念,每種物質的化學勢由等式給出。 (6),在這種情況下, $ \ mu_i ^ *(T,P)$ span>是純種i在混合物的T和P處的化學勢。注意, $ \ mu_i ^ *(T,P)$ span>不必由等式給出。 (3)。因此,理想氣體的一種特殊情況是理想氣體的解決方案(其單個化學勢由式(4)給出)。

Geoffrey Mwongela
2015-05-03 05:42:12 UTC
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我在高中時學到的是,理想氣體和理想氣體是同義詞。也就是說,這些名稱基本上指的是相同類型的氣體:

  1. 分子之間的吸引力很小,可以忽略不計;
  2. 之間的距離很小,可以忽略不計粒子;
  3. 具有高速隨機漫遊的粒子;
  4. 具有與容器壁的碰撞是完全彈性的分子。
  5. ol>
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