一、氣體摩爾體積的本質含義
氣體摩爾體積(符號為Vm)的核心定義的是:單位物質的量的氣體所占的體積,其單位常用L/mol(升/摩爾)表示,計算公式為Vm = V/n(其中V為氣體體積,n為氣體的物質的量,單位為mol)。
從本質來看,氣體摩爾體積的存在源于氣體分子的運動特性:氣體分子間的平均距離遠大于分子本身的直徑(分子本身大小可忽略不計),因此氣體的體積并非由分子本身大小決定,而是由分子間的平均距離決定。當氣體的物質的量(即分子數)固定為1mol時,其體積僅取決于分子間的平均距離,而分子間平均距離又由外界溫度和壓強共同調控——溫度越高,分子運動越劇烈,分子間距離越大;壓強越大,分子被壓縮,分子間距離越小,這也是氣體摩爾體積并非固定值的核心原因。
需要明確兩個關鍵數值參考:在標準狀況下(STP,即0℃、101.325kPa),1mol任何理想氣體的體積約為22.4L,此時氣體摩爾體積Vm≈22.4L/mol(精確值為22.41383L/mol);在常溫常壓下(25℃、1.01×10?Pa),氣體摩爾體積約為24.5L/mol。此外,相同溫度和壓強下,相同氣體摩爾體積的氣體,其含有的分子數(粒子數)必然相同,這也是氣體摩爾體積與阿伏加德羅定律關聯的核心邏輯。