理想氣體的體積

測量氣體的體積比測量質量通常要方便。我們在獲取了氣體的體積後，通常要轉化為物質的量或質量才能進行相關計算，這就需要先了解一下理想氣體。理想氣體雖然是嬰幼兒物理知識，極為簡單，但發現個別靠物理吃飯的人士，竟然都說不清楚，看來還是需要在體育課上學習才靠譜。

理想氣體簡介

話說從前有幾個歪果仁，他們發現氣體在確定的狀態下，各物理量之間居然有著某種聯繫，這可有大用處啊。於是他們中的第一個 was walking on air，第二個 was over the moon，第三組倆人 were happy as  larks，他們一起 were wild with joy。

在一定條件下（氣體質量一定），C均為常數。

注意這是實驗定律，也就是從實驗中得到的經驗規律，是有適用條件的，溫度不能太低，壓強不能太大。從適用理論模型的角度說，前提是理想氣體。

那什麼是理想氣體呢？任何條件下，都符合上述實驗定律的氣體就是理想氣體。

從微觀上說，理想氣體模型忽略了分子的大小，除了分子之間以及分子和容器壁的碰撞外，沒有其他作用力。

從能量上說，由於忽略了分子間作用力，也就不再考慮分子勢能，加上忽略了分子的大小，那麼氣體的內能就只剩下分子的平動動能。

氣體溫度所體現的，主要就是氣體分子的平均平動動能。所以理想氣體的內能，只由溫度決定，與氣體的體積無關。

看到了吧，理想氣體與空想XXXX一樣，是現實中不可能存在的怪胎。但在溫度不太低，壓強不太大的條件下，近似計算還是可以的。

理想氣體狀態方程

理想氣體狀態方程，最早是由克拉珀龍發現的，所以在人教版老教材中又叫克拉珀龍方程，可是這好像不是國際上通用的叫法，稱為理想氣體狀態方程更好一些。

式中R為普適氣體常數，其取值與各物理量的單位有關。在國際單位制中，R=8.314 J/(mol・K)。由於壓強經常使用大氣壓，體積常用升，所以也常用R=0.082 L﹒atm/(mol・K)

有了這個方程，我們測出大氣壓強和室溫，就能用已知氣體的體積求出物質的量或質量的近似值了。

氣體體積的測量

最常用的簡易儀器是量氣管。

實在找不到好用的圖。正所謂自己動手，豐衣足食，圖還是打開PhotoShop自己畫吧。

水準管的作用，主要是使被測氣體的壓強等於大氣壓，最後要調整水準管，使量氣管與水準管的液面相平。其他基本原理相同的氣體體積測量裝置，無論如何設計，平衡內外壓強是必不可少的。有確定的溫度、壓強，才能用氣體體積求物質的量。

圖中兩種是常見的量氣管，注意這兩種管子是不同的，至少刻度的大小順序不同。在阿里巴巴上居然找到一款兩用的，注意它有兩行刻度。

有的量氣管還會加上一些三通活塞，使用更為方便。

中學生測氣體體積，經常用滴定管、量筒或注射器代替量氣管測量。在使用中，一定要注意兩個關鍵詞：溫度、壓強。情景的設立，一般都是從這兩方面入手。