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当前位置:第四节 理想气体状态方程2
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/5 10:03:01阅读：nyq
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力热综合题分析方法
被封闭在气缸或试管内的理想气体，由于容器运动状态的改变，或者外界压力的变化，造成气体状态的改变，由一种平衡态过渡到另一种平衡态，求解其状态参量的变化，不仅需要热学知识，还必须运用力学的有关规律．形成力热综合型试题．
对于这类问题，一般的解题思路是：
（1）对气体只需进行状态分析，如过程变化的特点，状态参量，从而建立状态方程．
（2）对活塞或气缸等与气体关联的物体进行受力分析，并且视能使问题趋于简单为目的，合理地使用整体或隔离分析法，从而建立牛顿运动定律的方程．
（3）上述两类方程中，必然会涉及气体的压强，显然气体的压强P是沟通力学与热学的桥梁，对P的分析相当重要．
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气体体积变大，一定对外做功吗？
【例】：一定质量的理想气体初状态A、末状态B分别与 
图上A、B两点对应，则在气体从状态A变化到状态B过程中，下列说法正确的是（
）
A、一定对外做功 B、内能一定增加
C、一定从外界吸热 D、一定向外界放热
解析：特别注意，本题气体从状态A变化到状态B的具体过程并不清楚．若气体从状态A开始沿直线AB变化到状态B，则由体积变大，温度升高．根据热力学第一定律
可得答案应选（ABC）．但本题并没有这样说，若沿下图路经变化到状态B，则由对应的 
可得：
过程不做功， 
过程做功 
，
过程不做功， 
过程做功 
，
全过程做的总功 
，由图形看等于矩形面积 
减去矩形面积 
，由于这两个差值可能大于零、等于零、小于零，所以做功情况不确定，则热交换也不确定，所以本题正确答案为B．由此题可得气体体积变大，不一定对外做功，除非指明是沿直线从A到B，单向变化，单纯增大．
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关于俄罗斯核潜艇沉没原因的猜测
通过研究，英国科学家以为库尔斯克号核潜艇沉没的原因不是外界撞击，也不是受到外界射击，而是其内部鱼雷燃料过氧化氢惹的祸．
库艇上的鱼雷用液态过氧化氢作为燃料，依靠过氧化氢与某些金属接触会发生剧烈反应这一原理．当它与银接触时，过氧化氢迅速分解成水蒸气和氧，它们被用来向鱼雷引擎提供动力．与此同时水蒸气和氧气的体积比过氧化氢猛增了5000倍，所以发射鱼雷的操作有严格规定：只有在引擎全面启动，并在鱼雷发射过程中，才能准许这一化学反应．如果提前反应，会有过氧化氢的钢管爆裂，向鱼雷内部喷射高热的水，高纯的氧同时混杂着高压的过氧化氢，这些物质无路可走，只能与构成鱼雷的各金属部件发生完全无法控制的反应，迅速将鱼雷家气球一样“胀破”．
不幸的是，库艇上的爆炸更具灾难性，其中一枚实验用鱼雷爆炸造成大火，又引爆了其他鱼雷，导致潜艇的沉没．
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混合气体的状态方程
各个独立的容器相连通后，设混合后气体的状态参量为（P、V、T），混合前各部分气体的状态参量为（ 
）、（ 
）……、（ 
），则状态方程为：
（1）上述公式可由克拉珀珑方程结合质量守恒关系导出．
（2）上述公式对一定质量的一团气体分成几个状态的不同部分也适用．
（3）对一些变质量问题（充气、抽气、气体迁移等）用此关系式处理很方便．
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克拉珀珑方程——任意质量的理想气体的状态方程
（1）克拉珀珑方程的数学表达式为
其中，m——气体的质量．M——气体的摩尔质量．n——气体的摩尔数．
R——普适气体恒量，其意义是：
1mol任何气体 
J/mol=0.082L·atm/mol
（2）由 
可知： 
中，C与气体的种类和质量有关．当气体的摩尔数相同时
的恒量值才相同．
（3）使用克拉珀珑方程时注意各物理量的单位
当P用atm作单位，V用L作单位，T用K作单位时，
atm·L／mol当P用Pa作单位，V用
用单位，T用K作单位时， 
J／mol。
（4）克拉珀珑方程的适用范围：对一切温度不太低，压强不太大的气体均适用．
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理想气体状态方程的密度表达式
（1）由 
对于同种气体，M一定 ∴ 
或 
（2） 
适用于一定质量的同种理想气体．
适用于同种气体，与质量无关．