工程热力学--3-2 理想气体状态方程

气体的状态可以用状态参数来确定，其中温度T、压力p 和比体积v 三个是基本状态参数。实践证明，要确定处于平衡状态的气体的状态，只要知道其任意两个独立状态参数的值，其它参数可以通过状态参数之间的关系式确定。这些关系中最为重要的是状态方程式。

通过大量的实验，人们发现理想气体的三个基本状态参数之间存在着一定的函数关系，这就是物理学中波义耳—马略特定律、盖—吕萨克定律和查理定律所表达的内容，这三条定律可以被综合表达为：

式(3-1)称为理想气体状态方程式，1834年由克拉贝龙（Clapeyron）首先导出，因此也称为克拉贝龙方程式。对质量为m 的理想气体，状态方程式的形式为：

式中，p为气体的绝对压力，Pa； v为气体的比体积， m³/kg； V为气体所具有的体积， T为气体的热力学温度，单位为K；Rg为气体常数，J/(kg.K)，其数值只与气体的种类有关而与气体的状态无关。

在国际单位制中，物质的量的单位为mol（摩尔）。1 mol物质的质量称为摩尔质量，以M表示，单位为kg/mol。1 kmol物质的质量数值与气体的相对分子质量的数值相同，物质的体积称为摩尔体积，用V_M表示，。

对于理想气体，由式(3-1)可得:

令，则得

根据阿佛伽德罗定律，在同温、同压下，任何气体的摩尔体积都相等，所以由式(3-3)可得，对于任何气体，R都等于常数，并且与气体所处的具体状态无关。R称为摩尔气体常数，其值可由气体在任意一状态下的参数确定。

有了摩尔气体常数，只要知道气体的摩尔质量(或相对分子质量)，任何一种气体的气体常数Rg就可按下式确定：

利用摩尔气体常数，质量为m的理想气体的状态方程式(3-2)还可以写成：

式中，n称为物质的量，mol。