化学自习室移动版

在一定温度和压力下，物质总是以一定的聚集状态存在。即存在为气态、液态或固态，条种状态都各有其特性。在一定条件下，物质总是以一定的聚集状态参加化学反应的。物质的状态（state of matter）对其化学行为是有重要影响的。对于给定的反应，由于物质的状态不同，反应的速度和反应的能量关系也有所不同，还会影响反应条件。本章将叙述气体的特性。 

气体的特征是具有扩散性和压缩性（diffusivity and compressibility）。将气体引入任何大小的容器中，由于气体分子的能量大，分子间引力小，分子在作无规则地运动，因而能自动扩散充满整个容器。因此，气体没有一定的体各和形状。又因为气体分子间的空隙很大，对气体加压，其体积就缩小。同时气体还受到温度、气体的量的影响。通常一定量的气体所处状态可以用压力（pressure）、体积（volume）、温度（temperature）来描述。而反应这四个量的关系的式子就是气体的状态方程式。 

一般气体，在密度不太高、压强不太大（与大气压比较）和温度不太低（与室温比较）的实验范围内，遵守玻意耳（Boyle）定律、盖-吕萨克（Gay Lussac）和查理（Charles）定律。应该指出，对不同气体来说，这三条定律的适用范围是不同的，不易液化的气体，例如氮气、氢气等适用的范围比较大，而氨气的适用范围就要小得多。实际上在任何情况下都服从上述三条理论定律的气体是没有的。我们把实际气体抽象化，提出理想气体的概念，认为理想气体能无条件地服从这三条定律。在这种情况下，理想气体的状态函数p、V、T 之间的关系即理想气体的状态方程。 

可以从这三条定律导出当物质的量为n 的理想气体处于平衡态时，它的状态方程就是：pv=nRT

其中包括了气体的三个状态量：p——压强（千帕斯卡）；V——体积（立方分米）；T——气体的热力学温度（开尔文）。 
这个方程就是理想气体的状态方程（equation of state of ideal gas），只有理想气体才完全遵守这个关系式。而对于真实气体，必须考虑到分子间的作用力和分子本身体积，将理想气体状态方程式修正后才能应用。 

现在我们要关心的问题是式中的常数 R，要应用这个方程必须要求出 R。这个常数被称为气体常数，它是由实验测得的。将具有一定物质的量的气体的三个状态量，即压强、体积和温度代入方程就可以求出气体常数。本章附录中的气体常数测定实验就是用一定量的镁与酸作用，生成的氢气体积用量气管测定。所得的数据代入方程就得到了气体常数的值。 

这里我们用理论值推导气体常数。在标准状况下，即 273.15K，101.325kPa 时，1mol 气体占有的体积是 22.414L。将上述数据代入方程中： 

8.314 就是气体常数的理论值。在附录中做出的实验可以与理论值有出入，这是由于实验测定的是真实气体。只要真实气体的压强越小，温度越高就越是接近气体常数的理论值。要注意气体常数的单位是焦尔。以后的热力学内容中要用到气体常数。由于热力学常用千焦作单位，要使用公式时作到单位统一。