物理气体公式有:
1. **玻意尔定律**:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比,即pV=恒量。
2. **查理定律**:一定质量的某种气体,在恒定体积时,它的压强跟热力学温度成正比。
3. **盖吕萨克定律**:一定质量的理想气体,在压强不变的情况下,它的体积与热力学温度成正比。
4. **阿伏伽德罗定律**:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
5. **理想气体的状态方程**:pV = nRT,式中,p为气体压强,V为气体体积,n为气体的物质的量,R为气体常数,T为体系温度(热力学温度)。
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题目:一个容器中装有一定量的理想气体,初始温度为273K,压力为101325Pa。求经过一段时间后,气体的温度升至293K时的体积。
解:
1. 根据理想气体状态方程,可得到初始状态:
PV = nRT
P为压力,V为体积,n为摩尔数,R为气体常数,T为温度(以K为单位)
已知初始温度为273K,压力为101325Pa,可得到初始状态下的PV值:
PV = 101325Pa x 1立方米 = 101325 J/mol x 1摩尔
已知初始温度为273K,可得到初始温度下的R值:
R = 8.314 J/(mol x K)
根据初始状态下的PV值和摩尔数n,可得到初始状态下的气体摩尔数:
摩尔数n = PV / R = 101325 / 8.314 = 1223.7摩尔
已知最终温度为293K,可得到最终状态下的体积Vf:
Vf = (Pf x V) / (R x (Tf - Th))
其中,Pf为最终压力,Tf为最终温度,Th为初始温度
为了求解最终压力和体积,我们需要知道气体在过程中经历的压力变化。假设气体经历了一个等温膨胀过程(即温度不变,体积增大),那么初始压力P与最终压力Pf之间的关系可以表示为:
Pf = P / (Th + Tf)
将上述关系代入最终状态的体积公式中,得到:
Vf = (P x V) / (R x Th) / (Th + Tf)
将已知量代入公式中,可得到最终状态下的体积:
Vf = 1立方米 x (101325 / 8.314 / (293 - 273)) = 67.8立方米
所以,经过一段时间后,气体的温度升至293K时的体积为67.8立方米。