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高中物理-理想氣體史話

http://www.nongnao.cn 2021-11-03 11:19 中國教師資格網(wǎng) [您的教師考試網(wǎng)]

理想氣體(ideal gas)是研究氣體性質的一個物理摸型。從微觀上看，理想氣體的分子有質量，無體積，是質點;每個分子在氣體中的運動是獨立的，與其他分子無相互作用，碰到容器器壁之前作勻速直線運動;理想氣體分子只與器壁發(fā)生碰撞，碰撞過程中氣體分子在單位時間里施加于器壁單位面積沖量的統(tǒng)計平均值，宏觀上表現(xiàn)為氣體的壓強。從宏觀上看.理想氣體是一種無限稀薄的氣體，它遵從理想氣體狀態(tài)方程和焦耳內(nèi)能定律。

那么理想氣體的概念是如何建立的呢?

最初對于氣體的概念是這樣的：氣體是有質量，而無體體積的質點。在正常情況下互不影響，但能夠相互碰撞。這個概念出現(xiàn)之前，波意耳已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了氣體，能夠制造壓力的特點。而且他發(fā)現(xiàn)一份氣體在同等溫度下氣體的壓強和體積成反比，這就是著名的波意耳定律。

那么氣體究竟是怎樣產(chǎn)生壓強的呢?著名的科學家伯努利進行了進一步的研究，他將氣體比喻成小的點，他們具有速度，而且速度很快，當它們高速撞擊周圍的物體的時候，就能夠產(chǎn)生壓強。

但是人們此時依然不知道氣體微粒的形狀是什么樣的，這時候，道爾頓提出了他的思路，大耳鈍設想如果存在兩個瓶子，這兩個瓶子中分別充滿氮氣和氧氣，而且壓強相等。那如果把氮氣全部放入氧氣中，混合后的氣體壓強，將成為原來的2倍。由此總結出混合氣體分壓定律，進而得出結論，同樣的空間，氣體的數(shù)量越多，壓強越大。所以他認為氣體可能是一種小顆粒，而這種小顆粒就是原子，繼而提出氣體是由原子組成的。

在這之后，蓋呂薩克對分子式原子這一理論進行了進一步的研究，他發(fā)現(xiàn)將兩個裝有不同種氣體的裝置進行加熱，氣體能夠將裝置的體積改變使之，隨溫度升高而膨脹，兩個裝置上升到相同的溫度后，膨脹的體積是相同的，說明他們內(nèi)部的分子數(shù)量相等，由此得出結論，在相同的氣壓情況下，相同氣體中粒子的數(shù)量都相同。

而且蓋呂薩克進一步研究發(fā)現(xiàn)，兩體積的氫氣和一體積的氧能夠生成兩體積的水。這一現(xiàn)象違背了之前所提出的氣體，是一種原子的理論。因而引發(fā)了學術界的爭論。之后阿伏加德羅對這個問題提出了進一步的解釋，他認為，氣體可能并不是單純的單個原子，而是原子的“組隊”。他把原子子的組隊叫做分子。推翻了之前人們認為氣體是原子的說法。

他又進一步提出在環(huán)境氣壓相同的情況下，相同的體積中，任何分子數(shù)量都相同，這就是阿伏加德羅定律。但是這個結論在發(fā)表之初并沒有得到學術界的認可，直到結論發(fā)表后的15年，阿伏加德羅去世的四年后，大家才終于接受了分子論。從而進一步完善了有關于理想氣體的概念及內(nèi)容。