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气体的柢念 我不不运动论的观点，物体分于间存在者吸引1力，这将似物体分天不的 灣想对，公子网又公产生推后力，，他分子他迎為拉开。一般粮的吃你分子阿的旺路故大，且分不的m看 很小，按服万有 1力定你可知，一体分子问的作用力是很小的。 为了研究方他，我们证塔您略气你分手的的作用方。所開理想公体，就是分子向设有相互作用力的气 体。 由于理想气体分于问没有作用力，二T体分子可以自曲运动，遊成气体没有一定的，状，体积在没有州 力的情况下，具有无限扩妝的性质。 因为气休分子同的距高很大，一气体在外力作用下具有易东縮性的特点。自然界的气休业然非究全應义 上理想气休，但我们把亡看作理想气体来研究，按理想一休理论推号出的有关二体定徘进行计鲜，所科的 結论误鉴很小。故我们在有兴气体定徘的计领中，都把文际的气体不做足理想“体。这样处理可大大简化 研究过程。 二、 气体的状态参量 对于一定质的一休，我们常用气体的体积（w、乐强(D)和温度(T)米描述其状态，这三个量称为气质 的状态参量。 由于气体可以自由移动，所以具有充满整个容器的性质。因此气体的体积由容器的容积来决定。气佛 体积的法定单位为立方米(m、立方厘米(cm?）和升（心)等。 温度是用来表示物体冷热程度的物理量。我们常用的温度是投氏温度。在气体定律的计算时不能尋後 用摄氏温度，而应使用热力学温度《或叫 温度)。其单位是开尔文，简称开(K)。 温度(T)和摄氏温度()之间的关系为 T= t+273 从上式可看出，t--273°C时， 温度T=OK。我们把这时的温度叫 零度。 压强在气体定律的计算中用的是 压强。相对压强不能直接代入气体定律公式中计算。三、理想气体的气态方程 对于一定质量的气体，如果三个状态参量P、V和工都不改变，我们说气体处于某一状态。如果这三 个量或任意二个量同时变化，我们说气体的状态改变了。 实验证明：一定质量的理想气体，它的压强和体积的乘积与 温度的比，在状态变化时始终保持不 变，即：-征量 政一“-号兴 (2-6) 我们把 2-6 式称为理想气体的气态方程。 式中P、V、工分别为 种状态的压强、体积和 温度；P2、V．工,分别为第二种状态的压强， 体积和 温度。 气态方程描述了气体压强、体积和 遏度之间的变化规律 对于一定质量的气体，如果压强、体积和 温度三个量中一个量保持不变，那么根据2-6 式可以分 别得出，其余两个量之间的关系。 （一）波义耳一马咯特定律 气体状态交化时，温度保特不变的过程叫做等温过程。根据 2-6 式，当工=巧,时 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即： 一定质量的气体，在温度保持不变时，气体的压强与体积成反比 这个规律是 17 世纪，由英国科学家波义耳和法国科学家马路特分别发现的。我们把2-8 式称为波义耳 -马略特定律， （二）萱?吕萨克定律 气体状态变化时，压强保持不交的过程叫做等压过程。根据 2-6式，当P=P2时， -常 2=恒 (2-8) 即： 一定质量的气体，在压强保持不变时，气体的体积与 温度成正比。 这个规律由法国科学家盖 ?吕萨克早发现。我们把2-8式称为盖 ?吕萨克定律。 （三）查理定律 气体状态变化时，体积保持不变的过程叫等压过程。 根据2-6式，当 V-V时， 号-证址 (2-9) 即： 一定质量的气体，在体积保持不变时，气体的压强和 温度成正比。 这个规律由法国科学家查理首次发现。我们把2-9式称为查理定律。 例2.3 将常压下 31m°的空气（温度23C），压入容积为 8m° 真空的加压舱内，这时舱上压力表指到 0.3MPa。 问舱内空气的温度为多少？ 解：常压空气的 压强为 0.1MPa，舱内空气的压强 0.3MPa 是相对压强。在空气的压缩过程中，质 量保持不变，可运用2-6式。 己知：PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求：T 根据 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12号 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?舱内空气温度升到 32.5°C。例2.4 自携式潜水员，下水前用压力表测得气瓶压强为 12MPa，瓶内空气为 50°C，现潜入 20m 水深 处，水温为 10°C。问潜水员到达水底时气瓶内空气的相对压强为多少？ 解：潜水员从水面到达水底的过程中，需不断呼吸，消耗瓶内压缩空气，也就是说瓶内空气的质量非 恒定，2-6 式已不适用。但如果潜水员快速到达水底，我们可以忽略瓶内空气质量的减少，即近似认为值 定，这样2-6式仍可近似使用。同时，因潜水员快速到达水底，瓶内空气的温度也不可能同步降至水温， 但为了计算方便，我们近似认为潜水员到达水底，其瓶内气温亦降至水温。 己知：p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求：p2 根据29武号一号 可得：Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相对压强=P2-0.1=10.5（MPa) 例2.5 自携式潜水员，在水下 20m 水深处，深呼吸吸足压缩空气，然后取下呼吸器，屏气上升出水， 问到达水面时，其肺部体积为水下 20m 时的多少倍？ 解：潜水员在 20m 水深时，其肺部承受到压强与静水压强及水面大气压强之和相等。出水后，与大气 压强相等。因是屏气出水，肺部内空气的质量保持不变。 如果我们不考虑水温和气温的差异，则可运用2-7 式计算， 己知：P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得：V PI = 0.3=3 即：V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的体积是水下 20m 时的三倍。 从这个例题可以知道：这种屏气出水是相当危险的，肺部过度膨账会引起肺气压伤。正确的出水方法 是出水过程不断呼出肺部气体，随深度的减少，肺部内存量气体的质量不断减少，这样到达水面时，肺高 体积不会出现明显膨胩。

大气的压强 大气的压力，是指大气层中空气对地球表面的压力。 大气压力是由大气的重量所引起的。空气虽然无形无色，但它是由具有重 量的各种物质组成。早在 17世纪，伽利略就发现空气具有重量。 单位面积地面所承受的大气压力叫做大气压强。大气的压力究竟有多大 水银 呢？由于大气层的体积巨大无比，显然无法用衡器来称量。17 世纪 40 年代意大利科学家托利拆利根据伽利路实验的启发，决定测定大气的 重量。 托里拆利用一根长一米，口径一平方厘米， 一端密封的玻璃管，装满水银 （水银的密度为水的 13.6 倍)。 用一个手指将开口的一端密封，然后将玻璃倒 置并插入装有水银的槽内。移开手指，玻璃管内的水银下降，当达到距槽中的 图2-3 托里塞利试验 水银液面高度为 760mm 时，水银停止下降，并一直保持这一高度（图 2-3)。 托利拆利实验说明，压在槽内上方空气的重量等于 760mm 水银的重量。 后来，法国科学家帕斯卡重复了托利拆利试验。他证明：只要截面面积相同，地球上高达几千公里的 空气柱重量与 10m 海水水柱的重量近似相等。 根据上面结论，我们可以计算出， 一平方厘米的地面，其上空的大气重约为 1.033 6kg。 地球表面大 压强约为 0.1013MPa. 地球表面大气压强的值并非恒定不变的，它随天气，海拔高度等因素有关，但地球表面大气压强的值 波动范国很小，并且国绕0 1013MPa 波动。当大气压强值等于 0.101 3MPa 时，我们称之为标准大气压。 潜水作业有关计算中，不考虑大气压强值的变化，并用0.1MPa 作为大气的压强值。 湿度 空气中含有水蒸汽，潜水混合气中也会有一定量的水蒸汽。水蒸汽是水的气态形式，它也遊循气体六 律。 大气中水蒸汽的含量叫做湿度。温度大则表明空气中所含水分多。潜水员呼吸气体中应含适量的水 汽，这样可以滋润人体组织。但是如果温度过大，潜水员会感觉不适，且当水蒸汽冷凝为水时，可引起 气软管和装具中的气路结冰堵塞，使潜水员面窗模糊。果我们将一定量的水装入一个广口瓶，然后将瓶密封，这时由于水分子的运动， 一部分水将蒸发到 方的气体中，同时气体中一部分水蒸汽将回到瓶内水中。 水将持续蒸发，终将会出现离开液体表 蒜汽分子数与返回水中的分子数相等的平衡状态，此时称之为瓶内上空空气己被水蒸汽饱和。 度与水蒸汽的分压有关，而水蒸汽的分压与液态水的温度有关。当水温和水面气温上升时，更多的 将蒸发到气体中，直至达到更高的水蒸汽分压的平衡状态。如果水和气体温度降低，那么气体中的 将凝结为液态水，直至出现较低的水蒸汽分压的平衡状态。所以一种气体中水蒸汽所能达到的 决于这种气体的温度。水蒸汽饱和时的温度叫露点。 体中水蒸汽的含量通常用 湿度和相对湿度表示。 对湿度是指单位体积的混合气体中水蒸汽的质量。 对湿度是指混合气体中水蒸汽的质量与同一温度下该混合气被水蒸汽饱和时的水蒸汽质量之比。用 表示。 显然，相对湿度的值在 0~之间。 研究湿度时，还常用到湿球温度和干球温度的概念。千球温度为气体的实际温度。湿球温度是气体 饱和（露点）的温度。只有在相对湿度为 时，两种温度才相等，否则，湿球温度总是低于干 度在常规潜水中对潜水员的影响并不大，但在饱和潜水中，因潜水员长期居住在饱和深度的高压环 湿度对潜水员有一定彤响。一般相对湿度应控制在 50%~70%范围内。若相对湿度过高，潜水员会 潮湿，并容易引起细菌，特别是程菌感染，若相对湿度过低，潜水员会感觉干燥，并使二氧化碳吸 率降低。