在前期的一些文章中多次提到了理想氣體狀態(tài)方程這個(gè)概念，可能有的小伙伴對(duì)此不太了解，今天就以這篇文章向讀者作簡(jiǎn)要介紹。
假設(shè)有這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓力下都能嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)規(guī)律，我們就把這種氣體成為“理想氣體"，它滿足以下條件：分子間除碰撞外沒(méi)有其他的作用力（即內(nèi)能只有分子動(dòng)能，沒(méi)有分子勢(shì)能）、分子自身體積可以忽略。從這個(gè)定義我們可以知道，理想氣體分子間沒(méi)有吸引力或者排斥力，也就是黏度為0。這樣的氣體遵循以下規(guī)律：
PV=nRT
其中 P 是氣體壓力（壓強(qiáng)），V 是氣體體積，n 是物質(zhì)的量，R 是理想氣體常數(shù)，T 氣體熱力學(xué)溫度。這就是著名的理想氣體狀態(tài)方程。這個(gè)方程揭示的氣體體積與壓力和溫度的關(guān)系：一定量的理想氣體體積與壓力成反比，與溫度成正比。
這個(gè)結(jié)論對(duì)于氣體測(cè)量至關(guān)重要。然而理想氣體是不存在的，我們依然可以對(duì)常見(jiàn)氣體使用這個(gè)方程的原因是常見(jiàn)氣體在壓力不太大、溫度不太低的情況下黏度非常小，通常在10-5至10-6量級(jí)。我們首先來(lái)看這個(gè)方程在氣體測(cè)量方面最重要的應(yīng)用：通過(guò)工況體積計(jì)算標(biāo)況體積。
例1.現(xiàn)有一容積50L的氣瓶充滿氮?dú)?，測(cè)得此時(shí)氣瓶壓力為202.65kPa、溫度為25℃，計(jì)算這瓶氮?dú)庠跇?biāo)況下（101.325kPa、25℃）體積是多少。
答：將兩種狀態(tài)下的溫度、壓力、體積分別帶入理想氣體狀態(tài)方程：
202.65×50=nR(273.15+25)
101.325×V=nR(273.15+25)
兩式相除，約掉nR，算出這瓶氮?dú)庠跇?biāo)況下的體積是100L。
從這個(gè)例子里可以很直觀地感受到，壓力減小一半，體積增大兩倍。
我們?cè)倏匆粋€(gè)更有趣的應(yīng)用。
例2.怎樣測(cè)量一個(gè)異形容器的容積。
答：實(shí)驗(yàn)在空氣環(huán)境下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：通過(guò)易度流量計(jì)讀取壓力值P0、溫度值T0，通過(guò)真空泵抽氣，一段時(shí)間后關(guān)閉真空泵，通過(guò)易度流量計(jì)讀取壓力值P1、溫度值T1和累計(jì)標(biāo)況流量ΔV，先按照例1的方法計(jì)算出ΔV在P0、T0狀態(tài)下的體積ΔV0，設(shè)異形容積為V0，將兩個(gè)狀態(tài)下的溫度、壓力、體積分別帶入理想氣體狀態(tài)方程：
P0V0=nRT0
P1(V0-ΔV0)=nRT1
聯(lián)立兩個(gè)方程，就可求解出異形容積V0了。
你還知道哪些有趣的理想氣體狀態(tài)方程應(yīng)用案例呢？
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