理科物理化学章气体课件.ppt

1、第一章 气体 第一章 气体1.1 气体分子动理论（自学）1.2 摩尔气体常数（R）1.3 理想气体的状态图1.4 分子运动的速率分布（自学）1.5 分子平动能的分布（自学）1.6 气体分子在重力场中的分布（自学）1.7 分子的碰撞频率与平均自由程（自学）1.8 实际气体1.9 气液间的转变1.10 压缩因子图*1.11 分子间的相互作用力（自学）1.1 气体分子动理论1.理想气体的状态方程pVnRTp是压力，单位为 PaV是体积，单位为 3mn是物质的量，单位为 molR是摩尔气体常数，等于 118.3145 J molKT是热力学温度，单位为 K(/273.15)KTt续2.理想气体的定义及

2、微观模型 定义：定义：在任何温度、压力下均服从理想气体状态方程的气体。微观模型微观模型：1)1)分子之间无相互作用力。分子之间无相互作用力。2)2)分子本身不占有体积。分子本身不占有体积。续续 3.Dalton（道尔顿）分压定律 即：混合气体总压P为各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力 PB 的总和。对于理想气体：总压 P（na+nb+nc+）na+nb+nc+nB 即 P PB 分压力 PB=y B P 对理想气体 PB nB RT/V续续4.Amagat(阿马格)分体积定律 混合气体中任一组分B的分体积分体积V VB B：是所含 nB 的 B 单独存在于混合气体的温度、总压力

3、条件下占有的体积。阿马格定律：混合气体的总体积等于各组分的分体积的总和。即 V=VV=VB B.分体积 VB=yB V 对理想气体 VB=nB R T/P 对真实气体不适用真实气体不适用。1.2 摩尔气体常数（R）102030405024688.3145R 理想气体2(410K)T3(531K)T/(100 kPa)pm11/J molKpVT1(333K)T图1.4(a)1.2 摩尔气体常数（R）102030405024688.3145R 理想气体/(100 kPa)pm11/J molKpVT图1.4(b)CON2H22O1.3 理想气体的状态图 在p，V，T的立体图上TVp等压线等温线

4、所有可作为理想气体的都会出现在这曲面上，并满足1 12212pVp VTT 这理想气体的状态图也称为相图。1.8 实际气体实际气体的行为van der Waals 方程式其他状态方程式小问题小问题 以下什么情况下，实际气体更接近于理想以下什么情况下，实际气体更接近于理想气体？气体？A.低温高压低温高压 B.低压高温低压高温 C.高温高压高温高压 D.低压低温低压低温实际气体的行为mpVpVRTnRTZ压缩因子的定义m1pVRTZ理想气体1Z实际气体mpVRT1Z mpVRT低温时，压力又比较低，忽略分子的体积(含b项)mmapVRTVmpVRTmpV求Boyle 温度m2m()()apVbRT

5、VmmmmRTVapVVbVmmmm,0T pTTpVpVVpVpmm22mmm0()TRTRTVaVVbVbpV 2mBma VbRTbVmm1VbVBaTRb其他状态方程(,)0f T V p n 气体状态方程通式(1)(,)pf T V n常见气体状态方程(2)(,)Vf T p n2(3)pVABpCpVirial型2BCpVAVV显压型2mmRTapVbV显容型1nRTAVbpR T 式中A，B，C ,称为第一、第二、第三Virial系数,A B C 1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程van der Waals 方程式的等温线气体与液体的等温线对比状态与对比状态定律CO2

6、的pVT图，即CO2的等温线khfgidba48.121.513.135.532.5408012016020024028033/10 dmV40501001101206070809031.130.98气体与液体的等温线1.9 气液间的转变气液间的转变实际气体的等温线和实际气体的等温线和液化过程液化过程气体与液体的等温线CO2的pVT图，又称为CO2的等温线（1）图中在低温时，例如21.5的等温线，曲线分为三段（2）当温度升到30.98时，等温线的水平部分缩成一点，出现拐点，称为临界点。在这温度以上无论加多大压力，气体均不能液化。（3）在临界点以上，是气态的等温线，在高温或低压下，气体接近于理想

7、气体。van der Waals 方程式的等温线EFGHabcd(4)o415 Ct o30 Cct(2)o240 Ct(1)o150 Ct(3)o325 Ct 3/cmV50100150200250300556065707580859095BAvan der Waals 方程式的等温线m2m()()apVbRTV32mmm()0RTaabVVbVppp1。曲线（1）在临界点以上，有一个实根两个虚根2。曲线（2）在临界点，有三个相等的实根3。曲线（3）在临界点以下，有三个数值不同的实根，如b，c，d 点 处于F点的过饱和蒸气很不稳定，易凝结成液体，回到气-液平衡的状态。van der Waal

8、s 方程式的等温线c0TpV2mmRTapVbV临界点是极大点、极小点和转折点三点合一，有：c220TpVcc23mmm20()TRTpaVVbVc2c234mmm260()TRTpaVVbVm,c3Vbc827aTRbc227apbcm,cc83p VRTvan der Waals 方程式的等温线m,c3Vbc827aTRbc227apbcm,cc83p VRT22cc2764R Tapcc8RTbpccm,c82.6673RTp V对比状态和对比状态定律cm,cc83p VRT22cc2764R Tapcc8RTbpm2m()()apVbRTV代入2cm,cm,ccm,cm2mc38 33

9、p VVp VpVTVT2m,cm2cmm,cc318 33VpVTpVVT对比状态和对比状态定律定义：2m,cm2cmm,cc318 33VpVTpVVTcppmm,c VVc TT代入上式，得van der Waals 对比状态方程23318 1.10 压缩因子图压缩因子图实际气体的有关计算实际气体的有关计算对于理想气体，任何温度、压力下mpVZRTmpVZRT1Z 对于非理想气体1Z 1Z 表示实际气体不易压缩1Z 表示实际气体极容易压缩Z 被称为压缩因子，Z 的数值与温度、压力有关 不同气体在相同的对比状态下，压缩因子 Z 的数值大致相同1.10 压缩因子图压缩因子图实际气体的有关计算实际气体的有关计算压缩因子图压缩因子图的使用方法ZPrTr=1.020.3由Tr=1.0,Pr=2 ,查出Z=0.3