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教师资格高中物理-理想气体史话

华图教师网 2021-10-13 09:43

理想气体(ideal gas)是研究气体性质的一个物理摸型。从微观上看,理想气体的分子有质量,无体积,是质点;每个分子在气体中的运动是独立的,与其他分子无相互作用,碰到容器器壁之前作匀速直线运动;理想气体分子只与器壁发生碰撞,碰撞过程中气体分子在单位时间里施加于器壁单位面积冲量的统计平均值,宏观上表现为气体的 压强。从宏观上看.理想气体是一种无限稀薄的气体,它遵从理想气体状态方程和焦耳内能定律。

那么理想气体的概念是如何建立的呢?

最初对于气体的概念是这样的:气体是有质量,而无体体积的质点。在正常情况下互不影响,但能够相互碰撞。这个概念出现之前,波意耳已经发现了气体,能够制造压力的特点。而且他发现一份气体在同等温度下气体的压强和体积成反比,这就是著名的波意耳定律。

那么气体究竟是怎样产生压强的呢?著名的科学家伯努利进行了进一步的研究,他将气体比喻成小的点,他们具有速度,而且速度很快,当它们高速撞击周围的物体的时候,就能够产生压强。

但是人们此时依然不知道气体微粒的形状是什么样的,这时候,道尔顿提出了他的思路,大耳钝设想如果存在两个瓶子,这两个瓶子中分别充满氮气和氧气,而且压强相等。那如果把氮气全部放入氧气中,混合后的气体压强,将成为原来的2倍。由此总结出混合气体分压定律,进而得出结论,同样的空间,气体的数量越多,压强越大。所以他认为气体可能是一种小颗粒,而这种小颗粒就是原子,继而提出气体是由原子组成的。

在这之后,盖吕萨克对分子式原子这一理论进行了进一步的研究,他发现将两个装有不同种气体的装置进行加热,气体能够将装置的体积改变使之,随温度升高而膨胀,两个装置上升到相同的温度后,膨胀的体积是相同的,说明他们内部的分子数量相等,由此得出结论,在相同的气压情况下,相同气体中粒子的数量都相同。

而且盖吕萨克进一步研究发现,两体积的氢气和一体积的氧能够生成两体积的水。这一现象违背了之前所提出的气体,是一种原子的理论。因而引发了学术界的争论。之后阿伏加德罗对这个问题提出了进一步的解释,他认为,气体可能并不是单纯的单个原子,而是原子的“组队”。他把原子子的组队叫做分子。推翻了之前人们认为气体是原子的说法。

他又进一步提出在环境气压相同的情况下,相同的体积中,任何分子数量都相同,这就是阿伏加德罗定律。但是这个结论在发表之初并没有得到学术界的认可,直到结论发表后的15年,阿伏加德罗去世的四年后,大家才终于接受了分子论。从而进一步完善了有关于理想气体的概念及内容。

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