理想氣體定律計算器

分類：物理學

- 2025年08月14日

| |

理想氣體定律描述了系統中壓力、體積、溫度和氣體量之間的關係。方程式為 PV = nRT。

當已知其他三個變數時，此計算器幫助您確定理想氣體定律中的任一變數。

計算：

壓力 (P)

體積 (V)

摩爾 (n)

溫度 (T)

壓力 (P)：

體積 (V)：

氣體量 (n)：

溫度 (T)：

氣體常數 (R)：

標準值：8.3145 J/(mol·K)

小數位數：

氣體模型：

關於理想氣體定律

理想氣體定律是一個狀態方程，描述了系統中氣體的壓力、體積、溫度和氣體量之間的關係。它是波以耳定律、查理定律和阿伏伽德羅定律的結合。

關鍵概念：

理想氣體：一種理論氣體，由隨機運動的點粒子組成，除了在彈性碰撞時不會相互作用。
狀態方程：理想氣體定律是一個描述氣體物理性質的狀態方程。
波以耳定律：在恆定溫度下，氣體的壓力與其體積成反比 (P ∝ 1/V)。
查理定律：在恆定壓力下，氣體的體積與其絕對溫度成正比 (V ∝ T)。
阿伏伽德羅定律：在相同溫度和壓力下，等體積的氣體含有相同數量的分子。

理想氣體定律方程：

PV = nRT

其中：

P 是氣體的壓力
V 是氣體的體積
n 是氣體的摩爾數
R 是通用氣體常數
T 是絕對溫度（以開爾文為單位）

氣體常數 R 的值取決於所使用的單位：

當壓力以帕斯卡 (Pa) 為單位，體積以立方米 (m³) 為單位時，R = 8.3145 J/(mol·K)
當壓力以大氣壓 (atm) 為單位，體積以升 (L) 為單位時，R = 0.08206 L·atm/(mol·K)
當使用卡路里和其他適當單位時，R = 1.9872 cal/(mol·K)

范德瓦爾斯方程：

理想氣體定律假設氣體分子沒有體積且不會相互作用。范德瓦爾斯方程通過考慮分子體積和分子間力，提供了對實際氣體更準確的模型：

\(P + a\frac{n^2}{V^2}\)(V - nb) = nRT

其中：

a 是考慮分子間力的吸引參數
b 是考慮氣體分子有限大小的體積參數

理想氣體定律的應用：

化學：計算氣相反應中的反應物和產物的量
物理：研究氣體在不同條件下的行為
工程：設計涉及氣體的系統（壓縮機、引擎、暖通空調）
氣象：理解大氣性質和行為
醫學：在呼吸生理學和氣體交換中的應用

理想氣體定律的限制：

在以下條件下，理想氣體定律的準確性降低：

高壓下，分子體積變得顯著
低溫下，分子間力變得顯著
接近氣體的臨界點或凝結點的條件
對於具有強分子間吸引力的極性分子

在這些條件下，更複雜的狀態方程如范德瓦爾斯方程提供了更好的近似。

什麼是理想氣體定律計算器？

理想氣體定律計算器幫助您使用理想氣體定律公式來確定壓力、體積、溫度和氣體摩爾數之間的關係。此工具允許您在已知其他三個變量的情況下計算一個未知變量，非常適用於化學、物理和工程應用。

理想氣體定律公式：

\( PV = nRT \)

其中：

\( P \) = 壓力
\( V \) = 體積
\( n \) = 摩爾數
\( R \) = 氣體常數
\( T \) = 溫度（以開爾文為單位）

如何使用計算器

按照以下步驟計算未知變量：

選擇您想計算的變量（壓力、體積、摩爾數或溫度）。
在相應的欄位中輸入已知值。
為每個輸入選擇正確的單位（例如，壓力使用帕斯卡，體積使用公升）。
點擊計算按鈕以獲取結果。
查看計算詳情和單位轉換。