气体的pVT关系.ppt
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1、第一章 气体的pVT关系,物理化学2012,P,V and T Relation of Gases,学习要求:,掌握理想气体(包括混合理想气体)状态方程式的灵活应用,明确实际气体液化条件、临界状态及临界量的表述及其含义。 熟悉范德华方程的应用条件,并了解其他实际气体状态方程式的类型与特点。 理解对比态、对比状态原理、压缩因子图的意义及应用。,第一章 气体的pTV关系,1.1 理想气体状态方程及微观模型 1.2 理想气体混合物 1.3 气体的液化及临界参数 1.4 真实气体状态方程 1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图,1.0 前言,1)为什么着重研究气体: 气体在化学、化工、材料、制药等中的
2、重要性; 气体性质较液体、固体简单,研究比较容易。 2)为什么着重研究气体的 p, V, T 性质及其关系 在众多性质中, p, V, T 是三个最基本的性质, 具有明确的物理意义,并可以直接测量; p, V, T 性质及其关系的研究为其他性质的研究 提供了基础。 3)气体状态方程: 当物质的量确定以后, p, V, T 性质不可同时独立取值, 三者之间存在一定的关系: n 一定: n 不确定:,1.1 理想气体状态方程及微观模型,1. 理想气体状态方程,波义耳(Boyle R)定律: 盖-吕萨克(Gay JLussac J)定律: 阿伏加德罗(Avogadro A)定律:,整理可得如下状态方
3、程,R= 8.314 J mol-1 K-1=0.0826 atm l mol-1 K-1,2.理想气体(perfect gas)模型,定义:在任何温度、压力下均服从理想气体状态方程 的气体称为理想气体。 (1)分子间力(自学,了解,page 9),真实气体:吸引力(Van der Vaals力): 永久偶极,诱导偶极,色散力 排斥力:电子云之间,原子核之间,图见page 9,(2)理想气体模型: 分子之间无作用力 F=0, U(r)=0 分子本身不占体积 分子可近似被看作是没有体积的质点 在低压下,真实气体可以作为理想气体的近似。,3. 摩尔气体常数(gas constant),真实气体只有
4、在压力趋于零时才严格服从理想气体状态方程。但数据不易测定,所以R值的确定,实际是采用外推法来进行的。,1.2 理想气体混合物,1.混合物的组成,摩尔分数 moler fraction,质量分数mass fraction,体积分数 volume fraction,2. 理想气体状态方程对理想气体混合物的应用,混合物的摩尔质量定义为:,3. 道尔顿分压定律 (Daldons law of partial pressure) 混合气体的压力各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生的压力总和:,1) 对于理想气体混合物:,由于低压气体的 p, V, T 关系近似于理想气体, 必然导出:Dalto
5、n 分压定律.,2) 对于任何气体混合物,分压定义为: (适合于理想气体, 也适合于非理想气体),*注意:1)分压定义 是数学上的定义; 2)当为理想气体时,有 ; 3)对真实气体, 关系不 复成立,但低压气体可以近似。,4. 阿马加分体积定律 (Amagats law of partial volume): 定义:混合气体中任一组分的分体积VB*是所含nB的B单独存在于混合气体的T, p 条件下所占有的体积。,摩尔分数,1)对于任何气体混合物,有:,2)对于理想气体混合物,有:,分体积,1. 3 气体的液化及临界参数,1. 液体的饱和蒸气压(vapor pressure),在一定温度下,与液
6、体成平衡的饱和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压。,纯物质在确定温度下,有确定的饱和蒸气压: ,T 增加,p s 增加 If p p s, 宏观凝结: If p p s, 宏观蒸发:,p p s (平衡),2. 临界参数物质的特性参数,临界温度(critical temperature,Tc): 使气体能够液化所允许的最高温度。 临界压力(critical pressure ,pc): 在临界温度下时的饱和蒸气压, 也是在临界温度下使气体液化所需要的最低压力。 临界摩尔体积: critical volume,Vm, c): 在临界温度和临界压力下物质的摩尔体积。 Tc , pc , Vm, c -
7、临界状态。,3.真实气体的 图及气体的液化,31.2是CO2 的临界温度,此时的蒸汽压(7.38 MPa)称为临界压力,Vm称为临界体积。合称临界参数。 (这个图要很熟练点看明白和理解),3)对右图的理解: a)同一水平线段两端的B和C点,分别 代表气相和液相的状态;B点和C点 纵坐标和横坐标分别表示CO2气体和 液体的压力和摩尔体积。 b) 处于平衡状态的气体和液体,压力 相等,温度相等,但是摩尔体积不 相同;所以属于气、液两个不同相。 c) 温度升高,B、C两点靠近,气相与 液相的差别缩小。 d)当温度为31.2时,B点和C点合并 为同一个点C,这时气体与液体的差 别消失,气体就是液体,液
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