290 热力学-理想气体-状态方程

理想气体状态方程

pv=RT

式中，p为理想气体压力，Pa；v为理想气体比容，m³/mol；R为气体常数，8.314J/(mol.K)；T为理想气体温度，K。

应用示例

室内某40L氧气钢瓶中氧气压力15atm，试估算钢瓶中氧气还有多少kg?

基本思路

已知钢瓶容积

V=40L=0.04m³

计算钢瓶内氧气量还需要氧气密度或比容（比容的倒数即为密度）。

氧气比容可用状态方程计算得到，压力为15atm、温度为室温的氧气可近似作为理想气体处理。

计算过程

已知氧气压力：

p=15atm=15*101325 Pa

氧气在室内，取室温20℃，即：

T=20+273=293 K

代入理想气体状态方程，可得氧气比容为：

v=RT/p=8.314*293/(15*101325)=0.0016  m³/mol

氧气密度为：

ρ=1/v=1/0.0016=625 mol/m³

1mol氧气0.032kg，因此：

ρ=625*0.032=20 kg/m³

因此钢瓶内氧气的量为：

M=ρV=20*0.04=0.8 kg

研讨

什么情况下计算气体比容或密度时可近似作为理想气体处理？

了解容器内工质量的其他方法还有哪些？

采用普通机械式压力表测量钢瓶内气体压力时，钢瓶内气体实际压力与压力表读数之间有什么关系？