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常見的物理化學常數

生活 更新时间:2024-09-15 02:18:40

一種物質的物理狀态(physical state)是由其物理性質所決定的,具有相同物理性質的同一種物質的兩個樣品處在相同的狀态。用于表征一個系統狀态的變量包括其含有的物質的量n、占據的體積V、壓力p和溫度T。

壓力

氣體的作用力來源于分子對容器器壁連續不斷地撞擊,這種撞擊表現出顯著而穩定的力,這就是我們感受到的穩定的壓力。壓力的SI單位是帕斯卡(Pa),壓力1 bar定義為标準壓力(standard pressure),符号為pθ。

如果将具有不同壓力的兩種氣體置于一個由可移動隔闆分開的容器兩側

常見的物理化學常數(物理化學狀态變量)1

具有較高壓力的氣體一側将傾向于壓縮(減少體積)具有較低壓力的氣體一側。較高壓力的氣體由于膨脹而壓力下降,較低壓力的氣體由于被壓縮而壓力升高。當兩側壓力相等時,隔闆就沒有了進一步移動的傾向,這種在可移動隔闆兩側氣體壓力相等的現象被定義為兩種氣體的力平衡(mechanical equilibrium)

常見的物理化學常數(物理化學狀态變量)2

大氣壓力用壓力計測量。原始的壓力計(由Galileo的學生Torricelli發明)是一上端封閉、反向彎曲且其内充入汞的管子,當汞柱與大氣壓力達到力平衡時,其基線處的壓力與大氣壓力相等,因此汞柱的高度與外壓成正比。

溫度

溫度是當兩個物體通過熱導體相互接觸時,能夠确定能量以熱的形式進行傳輸的方向的一種性質:能量從高溫物體傳輸給低溫物體。

早期的測溫方法中,溫度與液柱的長度相關,溫度計先與融化的冰接觸,再與沸騰的水接觸,将液柱長度差分成100等分,稱為“度”,較低點标為0。這個過程引入了溫度的攝氏溫标(Celsius scale),在此,以攝氏溫标表示的溫度用θ表示,單位為攝氏度(℃)。

氣體壓力可以用于構建理想氣體溫标(perfect-gas temperature scale),這一溫标于不同氣體的特征無關。理想氣體溫标與熱力學溫标(thermodynamic temperature scale)完全等同。在熱力學溫标中,溫度用T表示,通常單位為開爾文(K)。熱力學溫度與攝氏溫度之間的換算關系如下:

該關系式是目前用更基礎的開爾文溫标表示的攝氏溫标的定義。可以看出,攝氏溫差1 ℃與開氏溫差1 K的值相等。

目前,開爾文溫标設定水的三相點溫度為273.16 K,實驗發現,1 atm下水的凝固點比三相點溫度低0.01 K,所以水的凝固點是273.15 K。

熱力學溫标中溫度0寫成T=0而不是T=0 K。該溫标是絕對溫标,最低溫度值為0,而與溫标的刻度無關(正如零壓力标注為p=0,而與壓力的單位如巴或帕斯卡無關一樣)。但是,因為攝氏溫标不是絕對的,所以必須寫成0 ℃。

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