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第 2 节 气体的五个实验定律 我们已经了解理想气体状态方程,即PV/T=常数。它描述的是气体的压力p(Pa)、体积V（m3）、温度T（K）和质量 m（kg）等状态参量之间的函数关系。下面我们再温习一下与这个气体状态方程相关的知识。 虽然实际的理想气体并不存在，但理想气体状态方程却是在实验的基础上建立的，在一定的实验条件下，理想气体状态方程改变了它的表述形式，于是我们看到理想气体又分别服从下述气体实验定律： （1） 等温定律，即“波义耳—马略特定律（Boyle‘s Law）”：一定质量的气体，当温度维持不变时，气体的压力和体积成反比，即两者的乘积为常数。即： pV=常数 （2 ） 等压定律，即“盖·吕萨克定律(Gay-Lussac’s Law)”：一定质量的气体，当压力维持不变时，气体的体积与其绝对温度成正比，即： V/T=常数 （3 ） 等容定律, 即“查理定律(Charles‘ Law)”：一定质量的气体，当体积维持不变时，气体的压力与其绝对温度成正比， 即： P/T =常数 上面三个定律常被称为气体实验三定律，与下面两个定律共同组成关于气体热学行为的5个基本实验定律，成为建立理想气体概念的实验依据。 第 七 章 热处理炉设计 第 2 节 气体的五个实验定律 （4） 阿佛加德罗定律（Avogadro‘s Law）： 在相同的温度和压力下，1摩尔任何气体都占有同样的体积，即：V/n = 常数 V-体积，气体的摩尔数为n。也可以说：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数，或者说，同温同压下，相同分子数目的不同种类气体占据相同的体积。 在标准状态下（P=1.01325×105Pa，T=0℃），1mol任何气体的体积称为摩尔体积： V=2.24×10-2m3/mol。 1mol任何气体的分子的数目N=6.022×1023mol-1，也称之为阿伏伽德罗常数。 根据摩尔的定义，组成物质系统的基本单元可以是原子、分子，也可以是离子、电子、其他粒子或这些粒子的特定组合。因此，阿伏伽德罗定律也可推广为：1摩尔任何物质所包含的基本单元（分子?，原子，离子等）数都等于阿伏伽德罗常数。阿伏伽德罗常量是物理学和化学中的基本常量之一。 上述定律是基于化学纯气体条件推出的。在混合气体条件下，要用气体分压定律。 第 七 章 热处理炉设计 第 2 节 气体的五个实验定律 （5） 气体分压定律，即“道尔顿定律（Dalton’s Law）”：由相互之间不起化学作用各种气体混合而成的的混合气体，其气体总压力等于各种气体的分压力之和，即： P=P1+P2+……Pn 这里所说的混合气体中某一组分气体的分压力，也就是这种气体单独存在时的压力。道尔顿定律表明了各组分气体压力是相互独立的，也是可以线性叠加的。 总结一下上面提到的气体定律，就可得到反映P、V、T、m四个气体状态参量之间定量关系的理想气体状态方程（Ideal Gas Law） PV= (m/M)RT 式中的M为气体的摩尔质量（kg/mol），R为普适气体常数（Universal gas constant），R=8.314J/(mol.K)。在已知p、V、T、m 四参量中的任意三个量时，可由此式求出另外一个量的值。例如气体的质量 m=PVM/RT。 一定质量的气体，由一个状态（参量值为P1、V1、T1）经过任意一个热力学过程（不必是恒值过程）变成另一状态（参量值为P2、V2、T2），根据状态方程，可得： P1V1/T1= P2V2/T2 第 七 章 热处理炉设计 第 2 节 气体的五个实验定律 第 3 节 真空的概念 从量子的角度，真空的定义远非易事。存在绝对的真空吗？绝对的真空应该是什么样子？宇宙空间是真空的吗？真空概念从它诞生那天起，就一直充满了悬念和争议，直到现在仍然是一个和反物质概念一样令人难以解释清楚的科学概念。“什么是真空? 真空是没有物质(粒子)的态”，李政道博士的这句话指的是彻底意义上的真空—“绝对真空”，也就是所谓“物理真空”。然而，我们在日常生活几乎无法触及这种定义的“真空”，也许只有当我们看到那遥远宇宙的深处传来的荧荧星光，想到它们是飞驰了亿万年才来到我们面前的时候，我们才隐约感觉到真空的含义。如此弱小的光子，若不是在真空的环境里，岂能以每秒三十万公里的高速，马不停蹄地在太空中跑了那么久之后，还能点亮我们的眼睛？ 第