刚性容器内装有理想气体。求其压强 P。
求: P (kPa)
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- 用绝对温度(K)代入 PV = nRT。
- 单位:V 用 m³、R = 8.314 时,P 的单位为 Pa。1 L = 0.001 m³。
- T = 303.1 K.
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理想气体定律:PV = nRT,使用绝对温度(K)和与 R 一致的单位。
免费的理想气体定律练习题,附图示、提示和完整详细解答。每次数值都不同,分三个难度:由 n、V、T 求 P, 由质量求, 状态变化或密度。
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气体是大量飞来飞去、撞击容器壁的分子。这些撞击对容器壁产生推力:每平方米的推力就是压强。
把气体压入更小的体积,分子撞击容器壁更频繁:压强升高。加热它,分子运动更快:压强也升高。
对于大多数在常压下的气体,一个方程就把这一切联系起来:
答案: 293.15 K. 气体定律需要热力学温度:T = 20 + 273.15 = 293.15 K。在 0 °C 时气体仍然有压强,所以从 0 °C 起算的温标行不通。
R = 8.314 J/(mol·K) 适用于国际单位制。一焦耳等于一 Pa·m³,所以 P 用 Pa,V 用 m³。这样一切就吻合了。
一个有用的捷径:V 用升时,n·R·T/V 直接给出以 kPa 为单位的 P,因为升的因子 1000 与 kPa 的因子 1000 相互抵消。
答案: 0.005 m³. 一立方米有 1000 升,所以 5 L = 5/1000 = 0.005 m³。
如果一定量的气体从一个状态变到另一个状态,n 和 R 保持不变。所以 PV/T 保持不变:
这就是合并气体定律。任何压强和体积的单位都可以,只要两边相同。温度仍须用开尔文。
气体的密度同样可由 n = m/M 得出:
P 以 kPa、M 以 g/mol 为单位时,ρ 的结果单位是 kg/m³。
跟着每一步走。打开下一步之前,先试着预测它。
一个 20 L 的刚性容器在 25 °C 时装有 88 g CO₂(M = 44.01 g/mol)。把它当作理想气体,求压强 P。
我们知道质量、体积和温度。先把质量换算成物质的量。
这约为 247.8 kPa。
在 25 °C 和 1 atm(101.3 kPa)下,一摩尔气体约占 24.5 L。这里 2 mol 被压进 20 L,每摩尔的空间小了约 2.5 倍,所以约为 2.5 atm。247.8 kPa 吻合。
P ≈ 247.8 kPa。
答案: 10.0 L. 换成开尔文:V₂ = 10 · (100/200) · (600.15/300.15) = 10.0 L。用 °C 会得到 10 · 0.5 · 327/27 = 60.6 L。忽略温度会得到 5 L,把压强比颠倒会得到 40 L。
密度示例:N₂(M = 28.01 g/mol)在 200 kPa 和 27 °C 时,ρ = 200 · 28.01/(8.314 · 300.15) = 2.24 kg/m³。
刚性容器内装有理想气体。求其压强 P。
求: P (kPa)
理想气体定律:PV = nRT,使用绝对温度(K)和与 R 一致的单位。
容积为 10 L 的容器中装有 500 g O₂,温度为 50 °C。按理想气体处理,求压强 P。
求: P (kPa)
理想气体定律:PV = nRT,其中 n = m/M。
按理想气体处理,求He在 850 kPa 和 70 °C 下的密度 ρ。
求: ρ (kg/m³)
理想气体密度:ρ = PM/(RT)。
气体是大量飞来飞去、撞击容器壁的分子。这些撞击对容器壁产生推力:每平方米的推力就是压强。
把气体压入更小的体积,分子撞击容器壁更频繁:压强升高。加热它,分子运动更快:压强也升高。
理想气体定律:PV = nRT,使用绝对温度(K)和与 R 一致的单位。
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