湖南教師資格物理考試：高中物理-理想氣體史話

http://hunan.hteacher.net 2022-10-21 13:31 湖南教師資格證 [您的教師考試網(wǎng)]

 理想氣體(ideal gas)是研究氣體性質(zhì)的一個(gè)物理摸型。從微觀上看，理想氣體的分子有質(zhì)量，無體積，是質(zhì)點(diǎn);每個(gè)分子在氣體中的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)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(yùn)動(dòng);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(shí)間里施加于器壁單位面積沖量的統(tǒng)計(jì)平均值，宏觀上表現(xiàn)為氣體的 壓強(qiáng)。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(zhì)量，而無體體積的質(zhì)點(diǎn)。在正常情況下互不影響，但能夠相互碰撞。這個(gè)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(diǎn)。而且他發(fā)現(xiàn)一份氣體在同等溫度下氣體的壓強(qiáng)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(qiáng)的呢?著名的科學(xué)家伯努利進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，他將氣體比喻成小的點(diǎn)，他們具有速度，而且速度很快，當(dāng)它們高速撞擊周圍的物體的時(shí)候，就能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)。

 

但是人們此時(shí)依然不知道氣體微粒的形狀是什么樣的，這時(shí)候，道爾頓提出了他的思路，大耳鈍設(shè)想如果存在兩個(gè)瓶子，這兩個(gè)瓶子中分別充滿氮?dú)夂脱鯕?，而且壓?qiáng)相等。那如果把氮?dú)馊糠湃胙鯕庵?，混合后的氣體壓強(qiáng)，將成為原來的2倍。由此總結(jié)出混合氣體分壓定律，進(jìn)而得出結(jié)論，同樣的空間，氣體的數(shù)量越多，壓強(qiáng)越大。所以他認(rèn)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(jìn)行了進(jìn)一步的研究，他發(fā)現(xiàn)將兩個(gè)裝有不同種氣體的裝置進(jìn)行加熱，氣體能夠?qū)⒀b置的體積改變使之，隨溫度升高而膨脹，兩個(gè)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(jié)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(jìn)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(xué)術(shù)界的爭論。之后阿伏加德羅對這個(gè)問題提出了進(jìn)一步的解釋，他認(rèn)為，氣體可能并不是單純的單個(gè)原子，而是原子的“組隊(duì)”。他把原子子的組隊(duì)叫做分子。推翻了之前人們認(rèn)為氣體是原子的說法。

他又進(jìn)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(gè)結(jié)論在發(fā)表之初并沒有得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，直到結(jié)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(jìn)一步完善了有關(guān)于理想氣體的概念及內(nèi)容。

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責(zé)任編輯：湖南分校