理想氣體狀態方程

　　描寫理想氣體狀態變化規律的方程。對於一定品質的氣體，可以用壓強p和體積V來描述它的平衡態，而溫度T是p和V的函數，F(T，p，V)=0。這個關系式叫做氣體的狀態方程，它的具體形式需由實驗確定。

　　玻意耳定律　又稱玻意耳—馬略特定律，是英國化學傢R.玻意耳在1662年和法國物理學傢E.馬略特在1679年分別獨立發現的。它的內容是：一定質量的氣體，當溫度保持不變時，壓強和體積成反比且乘積是一個常數

p₁V₁=p₂V₂=p₃V₃=…或pV=C。

常數C 在不同溫度時有不同數值。

　　大量實驗結果表明，該定律對理想氣體完全正確。對於各種實際氣體，隻要它的壓強不太高，溫度不太低，都近似地遵從此定律；氣體的壓強越低，它遵從玻意耳定律的精確度就越高。

　　蓋－呂薩克定律　一定質量的氣體，當體積不變時，它的壓強隨溫度作線性變化：

p=p₀(1+αt)，p₀

是0°C時的氣體壓強，p是t°C時的氣體壓強，α是在氣體體積不變時的壓強系數。對於理想氣體，α的數值為一普適常數，其值為1/273.15，於是

若令T=t＋273.15，則上式簡化為

p_t=p₀αT，T

即為熱力學溫標，其單位是開爾文 (K)；t=0時，T₀=273.15K。

　　理想氣體狀態方程　根據玻意耳定律、阿伏伽德羅定律和理想氣體溫標的定義，可以確定玻意耳定律中常數C與溫度的關系，並可導出

式中p₀、V₀、T₀為標準狀況下一摩爾理想氣體的壓強、體積、溫度；v為摩爾數。因此，

的數值對各種氣體都一樣。該數值叫摩爾氣體常數並用r表示：

於是

式中 M代表氣體的質量， μ 是氣體的 分子量。這就是理想氣體狀態方程。

　　在壓強為幾個大氣壓以下時，各種實際氣體一般都近似地遵從理想氣體狀態方程。壓強越低，符合的程度越高。在壓強趨於零的極限情況下，一切氣體都嚴格地遵從它。根據理想氣體模型，從氣體分子運動論出發，也可以推導出該物態方程。

　　摩爾氣體常數R　R的數值可由一摩爾理想氣體在水的三相點 (273.16K)及一個大氣壓下的體積推出。也可以由一摩爾理想氣體在冰點 (273.15K)及一個大氣壓下的體積V₀推出。用V₀來推算的原因是 V₀可根據實驗結果求得比較準確的數值。由

V₀=22.41383×10^-3m³/mol

可算得

r=8.31441±0.00026J/(mol·K)。