A-level 物理 (进阶物理)/理想气体

现实世界中的气体可以被建模为理想气体。理想气体由许多随机运动的点粒子组成，这些粒子之间发生弹性碰撞。有四个关于理想气体的简单定律，你需要了解。

波义耳定律

波义耳定律指出，理想气体的压力与其体积成反比，假设气体的质量和温度保持不变。如果我将理想气体压缩到原来空间的一半，则容器外部的压力将翻倍。所以

$p\propto {\frac {1}{V}}$

查理定律指出，理想气体的体积与其温度成正比。

$V\propto T$

T 必须以开尔文为单位进行测量，其中 1°K 的升高等于 1°C 的升高，而 0°C = 273°K。如果我们将气体的温度翻倍，则粒子会移动两倍，因此体积也会翻倍。

该定律指出，理想气体的压力与其物质的量成正比。如果我们拥有两倍的粒子数量 N，那么它们所在容器上的压力也会翻倍。

$p\propto N$

摩尔是粒子的数量。1 摩尔 = 6.02 x 10²³ 个粒子。因此，气体的压力也与存在的摩尔数 n 成正比。

$p\propto n$

压力定律指出，理想气体的压力与其温度成正比。温度 (以 °K 为单位) 翻倍的气体会在它所在的容器壁上产生两倍的压力。

$p\propto T$

这些定律可以组合成更大的公式，将 p、V、T 和 N 联系起来。为此，我们需要一个比例常数 (R)，即通用摩尔气体常数，其实验值为 8.31Jmol⁻¹K⁻¹

1. 我将一些氩气从 250K 加热到 300K。如果气体在 250K 时的压力为 0.1 MPa，那么加热后的压力是多少？

2. 氩气在一个长 0.5 米、半径 10 厘米的圆柱形容器中。它占用的体积是多少？

3. 然后用活塞压缩氩气，使其只占据容器长度的 0.4 米。它的新压力是多少？

4. 它的新温度是多少？

5. 25% 的氩气被抽走。现在它的压力是多少？