物理化学核心教程 第一章气体课件

物理化学核心教程电子教案第1章气体物理化学核心教程电子教案第1章气体1教学目标

1.了解气体分子运动公式的推导过程，建立微观的运动模型；2.了解前人对问题的处理方法和过程；3.了解对实际气体的计算，正确使用压缩因子图；4.了解真实气体与理想气体的偏差，临界现象；5.理解理想气体的微观模型，能熟练使用理想气体的状态方程；6.掌握分压、分体积概念及计算。教学目标

1.了解气体分子运动公式的推导过程，建立微观的运动2

1.1低压气体的经验定律1.Boyle定律2.Charles-Gay-Lussac定律3.Avogadro定律1.1低压气体的经验定律1.Boyle定律23

1.1.1Boyle定律在较低压力下,保持气体的温度和物质的量不变,气体的体积与压力的乘积为常数。不变1.1.1Boyle定律在较低压力下,保持气体4

1.1.2.Charles-Gay-Lussac定律保持气体的压力和物质的量不变,气体的体积与热力学温度成正比，不变1.1.2.Charles-Gay-Lussac5

1.1.3.Avogadro定律

Avogadro

（1776—1856）意大利科学家

Avogadro1776年生于都灵，1856年卒于同地。他是都灵科学院院士，还担任过意大利度量衡学会会长而促使意大利采用公制。他在1811年提出的分子假说：同体积的气体，在相同的温度和压强下，含有同数目的分子。

在中，包含原子的数量。1.1.3.Avogadro定律Avo6

1.1.3.Avogadro定律在相同温度和压力下，相同体积的任何气体，含有的气体分子数相同不变相同的T，p下

1mol任何气体所占有的体积相同

物质的量n是一个重要的物理量

Avogadro常量1.1.3.Avogadro定律在相同温度和压7

1.2理想气体及其状态方程1.理想气体的微观模型2.理想气体的状态方程1.2理想气体及其状态方程1.理想气体的微观模型8

1.2.1理想气体的微观模型

理想气体分子之间的相互作用可忽略不计

理想气体分子的自身体积可忽略不计高温和低压下的气体近似可看作理想气体难液化的气体适用的压力范围较宽例如,在较大的压力范围内都可以作为理想气体处理1.2.1理想气体的微观模型理想气体分子之间的相9

1.2.2.理想气体的状态方程联系p,V,T三者之间关系的方程称为状态方程理想气体的状态方程为摩尔气体常量1.2.2.理想气体的状态方程联系p,V,10理想气体的摩尔气体常量常采用外推法求摩尔气体常量。取一定量气体，在一定温度下测量气体的体积和压力用作图将直线外推至用同一种气体在不同温度下做实验，或用不同的气体在同一温度下做实验，都可以得到相同的结果。就可以得到比较精确的摩尔气体常量的数值理想气体的摩尔气体常量常采用外推法求摩尔气体11用同一种气体在不同温度下做实验10203040502468用同一种气体在不同温度下做实验1020304050246812用不同的气体在同一温度下做实验10203040502468CON2H2用不同的气体在同一温度下做实验10203040502468C13

1.3理想气体混合物1.混合物组成表示法2.Dalton分压定律3.Amagat分体积定律1.3理想气体混合物1.混合物组成表示法2.14

1.3理想气体混合物理想气体混合物若干种理想气体混合在一起，形成均匀的气体混合物，每种气体都符合状态方程1.3理想气体混合物理想气体混合物若15

1.3.1混合物组成表示法1.B的摩尔分数称为组分B的摩尔分数或物质的量分数单位为1混合物中所有组分的物质的量之和表示与液相平衡的气相中B的摩尔分数1.3.1混合物组成表示法1.B的摩尔分数称为16

1.3.1混合物组成表示法2.B的体积分数称为组分B的体积分数（相同的T，p）单位为1混合前纯B的摩尔体积混合前各纯组分体积的加和1.3.1混合物组成表示法2.B的体积分数称为17

1.3.1混合物组成表示法3.B的质量分数称为B的质量分数单位为1B组分的质量混合物中所有物质的质量之和1.3.1混合物组成表示法3.B的质量分数称为18

1.3.2Dalton分压定律B的分压等于相同T，V下单独存在时的压力在相同T，V下，总压等于各组分分压之和原则上，该定律只适用于理想气体1.3.2Dalton分压定律B的分压等于相同T19

1.3.3Amagat分体积定律在相同的温度T和总压力p的条件下

V，p是系统的总体积和压力，Amagat分体积定律原则上只适用于理想气体1.3.3Amagat分体积定律在相同的温度T和20

1.4真实气体的液化1.液体的饱和蒸气压2.临界状态3.真实气体的

图1.4真实气体的液化1.液体的饱和蒸气压2.21

1.4.1液体的饱和蒸气压在密闭容器内和一定温度下当蒸发与凝聚的速率相等时这时蒸气的压力称为达到气-液平衡该液体在该温度时的饱和蒸气压理想气体在任何T，p下都不能被液化真实气体在降温或加压下，有可能被液化加热密闭容器中的液体，不可能观察到沸腾现象。1.4.1液体的饱和蒸气压在密闭容器内和一定温度下当22

1.4.1液体的饱和蒸气压饱和蒸气压是物质的性质，随温度的上升而增加在敞口容器中加热液体，当蒸气的压力等于外压时，液体沸腾，这时的温度称为沸点。饱和蒸气压大的液体，其沸点较低常见液体在不同温度下的饱和蒸气压可以查表。降低外压，其沸点也随之降低。1.4.1液体的饱和蒸气压饱和蒸气压是物质的性质，随23

1.4.2临界状态随着温度升高，饱和蒸气压变大，气体的密度不断变大这种状态称为临界状态这时气-液界面消失，液体和气体混为一体在该温度之上无论用多大压力，都无法使气体液化随着温度升高，液体由于受热膨胀，其密度不断变小达到某温度时，气体的密度等于液体的密度温度为临界温度1.4.2临界状态随着温度升高，饱和24

1.4.2临界状态在临界状态时的参数称为临界参数，如高于临界状态的物系，既具有液体性质，又具有气体性质，称为超临界流体超临界流体超临界流体具有液体一样的溶解能力超临界流体具有气体一样的扩散速度如超临界流体在萃取和合成方面用途很广1.4.2临界状态在临界状态时的参数称为临界参数，如25

1.4.3真实气体的p-Vm图pglC为临界点对应临界参数为1.4.3真实气体的p-Vm图pglC为临界点对26

1.4.3真实气体的p-Vm图pgl临界参数是物质自身的性质易液化的气体临界温度较高难液化的气体临界温度较低常见气体的临界参数可以查表1.4.3真实气体的p-Vm图pgl临界参数是物质27

1.4.3真实气体的p-Vm图pgl在临界点C处是等温线的拐点在数学上，一阶和二阶导数为零从真实气体的状态方程可以计算临界参数1.4.3真实气体的p-Vm图pgl在临界点C28

1.5真实气体的状态方程1.vanderWaals方程2.vanderWaals方程的应用1.5真实气体的状态方程1.vanderWa29

1.5.1vanderWaals方程因家境贫寒无法上学，在工作之余，刻苦钻研，自学成才vanderWaals（1837—1923）荷兰物理学家他的博士论文“论液态和气态的连续性”引起了学术界关注

1873年，他最先假设原子间和分子间存在某种吸引力，后来被称为vanderWaals力。1881年，得出vanderWaals方程1910年，因研究气态和液态方程成绩显著，获诺贝尔物理学奖1.5.1vanderWaals方程因家30

1.5.1vanderWaals方程

vanderWaals对理想气体的状态方程作了两项修正：（1）1mol分子自身占有的体积为

b（2）1mol分子之间的作用力，即内压力为导出的vanderWaals方程为1.5.1vanderWaals方程31

1.5.1vanderWaals方程或a，b

称为vanderWaals

常量，常见气体的vanderWaals常量值可以查表。a的单位：b的单位：1.5.1vanderWaals方程或32

1.5.2vanderWaals方程的应用(2)如果已知常数的值，(1)用来计算等温线用计算得到的等温线，在气-液平衡区域会出现极大值和极小值利用该状态方程，可以找出真实气体之间的关系。通常用该方程计算得到的真实气体的p，V，T之间的关系，要比用理想气体方程更精确1.5.2vanderWaals方程的应用(2)33物理化学核心教程电子教案第1章气体物理化学核心教程电子教案第1章气体34教学目标

1.了解气体分子运动公式的推导过程，建立微观的运动模型；2.了解前人对问题的处理方法和过程；3.了解对实际气体的计算，正确使用压缩因子图；4.了解真实气体与理想气体的偏差，临界现象；5.理解理想气体的微观模型，能熟练使用理想气体的状态方程；6.掌握分压、分体积概念及计算。教学目标

1.了解气体分子运动公式的推导过程，建立微观的运动35

1.1低压气体的经验定律1.Boyle定律2.Charles-Gay-Lussac定律3.Avogadro定律1.1低压气体的经验定律1.Boyle定律236

1.1.1Boyle定律在较低压力下,保持气体的温度和物质的量不变,气体的体积与压力的乘积为常数。不变1.1.1Boyle定律在较低压力下,保持气体37

1.1.2.Charles-Gay-Lussac定律保持气体的压力和物质的量不变,气体的体积与热力学温度成正比，不变1.1.2.Charles-Gay-Lussac38

1.1.3.Avogadro定律

Avogadro

（1776—1856）意大利科学家

Avogadro1776年生于都灵，1856年卒于同地。他是都灵科学院院士，还担任过意大利度量衡学会会长而促使意大利采用公制。他在1811年提出的分子假说：同体积的气体，在相同的温度和压强下，含有同数目的分子。

在中，包含原子的数量。1.1.3.Avogadro定律Avo39

1.1.3.Avogadro定律在相同温度和压力下，相同体积的任何气体，含有的气体分子数相同不变相同的T，p下

1mol任何气体所占有的体积相同

物质的量n是一个重要的物理量

Avogadro常量1.1.3.Avogadro定律在相同温度和压40

1.2理想气体及其状态方程1.理想气体的微观模型2.理想气体的状态方程1.2理想气体及其状态方程1.理想气体的微观模型41

1.2.1理想气体的微观模型

理想气体分子之间的相互作用可忽略不计

理想气体分子的自身体积可忽略不计高温和低压下的气体近似可看作理想气体难液化的气体适用的压力范围较宽例如,在较大的压力范围内都可以作为理想气体处理1.2.1理想气体的微观模型理想气体分子之间的相42

1.2.2.理想气体的状态方程联系p,V,T三者之间关系的方程称为状态方程理想气体的状态方程为摩尔气体常量1.2.2.理想气体的状态方程联系p,V,43理想气体的摩尔气体常量常采用外推法求摩尔气体常量。取一定量气体，在一定温度下测量气体的体积和压力用作图将直线外推至用同一种气体在不同温度下做实验，或用不同的气体在同一温度下做实验，都可以得到相同的结果。就可以得到比较精确的摩尔气体常量的数值理想气体的摩尔气体常量常采用外推法求摩尔气体44用同一种气体在不同温度下做实验10203040502468用同一种气体在不同温度下做实验1020304050246845用不同的气体在同一温度下做实验10203040502468CON2H2用不同的气体在同一温度下做实验10203040502468C46

1.3理想气体混合物1.混合物组成表示法2.Dalton分压定律3.Amagat分体积定律1.3理想气体混合物1.混合物组成表示法2.47

1.3理想气体混合物理想气体混合物若干种理想气体混合在一起，形成均匀的气体混合物，每种气体都符合状态方程1.3理想气体混合物理想气体混合物若48

1.3.1混合物组成表示法1.B的摩尔分数称为组分B的摩尔分数或物质的量分数单位为1混合物中所有组分的物质的量之和表示与液相平衡的气相中B的摩尔分数1.3.1混合物组成表示法1.B的摩尔分数称为49

1.3.1混合物组成表示法2.B的体积分数称为组分B的体积分数（相同的T，p）单位为1混合前纯B的摩尔体积混合前各纯组分体积的加和1.3.1混合物组成表示法2.B的体积分数称为50

1.3.1混合物组成表示法3.B的质量分数称为B的质量分数单位为1B组分的质量混合物中所有物质的质量之和1.3.1混合物组成表示法3.B的质量分数称为51

1.3.2Dalton分压定律B的分压等于相同T，V下单独存在时的压力在相同T，V下，总压等于各组分分压之和原则上，该定律只适用于理想气体1.3.2Dalton分压定律B的分压等于相同T52

1.3.3Amagat分体积定律在相同的温度T和总压力p的条件下

V，p是系统的总体积和压力，Amagat分体积定律原则上只适用于理想气体1.3.3Amagat分体积定律在相同的温度T和53

1.4真实气体的液化1.液体的饱和蒸气压2.临界状态3.真实气体的

图1.4真实气体的液化1.液体的饱和蒸气压2.54

1.4.1液体的饱和蒸气压在密闭容器内和一定温度下当蒸发与凝聚的速率相等时这时蒸气的压力称为达到气-液平衡该液体在该温度时的饱和蒸气压理想气体在任何T，p下都不能被液化真实气体在降温或加压下，有可能被液化加热密闭容器中的液体，不可能观察到沸腾现象。1.4.1液体的饱和蒸气压在密闭容器内和一定温度下当55

1.4.1液体的饱和蒸气压饱和蒸气压是物质的性质，随温度的上升而增加在敞口容器中加热液体，当蒸气的压力等于外压时，液体沸腾，这时的温度称为沸点。饱和蒸气压大的液体，其沸点较低常见液体在不同温度下的饱和蒸气压可以查表。降低外压，其沸点也随之降低。1.4.1液体的饱和蒸气压饱和蒸气压是物质的性质，随56

1.4.2临界状态随着温度升高，饱和蒸气压变大，气体的密度不断变大这种状态称为临界状态这时气-液界面消失，液体和气体混为一体在该温度之上无论用多大压力，都无法使气体液化随着温度升高，液体由于受热膨胀，其密度不断变小达到某温度时，气体的密度等于液体的密度温度为临界温度1.4.2临界状态随着温度升高，饱和57

1.4.2临界状态在临界状态时的参数称为临界参数，如高于临界状态的物系，既具有液体性质，又具有气体性质，称为超临界流体超临界流体超临界流体具有液体一样的溶解能力超临界流体具有气体一样的扩散速度如超临界流体在萃取和合成方面用途很广1.4.2临界状态在临界状态时的参数称为临界参数，如58

1.4.3真实气体的p-Vm图pglC为临界点对应临界参数为1.4.3真实气体的p-Vm图pglC为临界点对59

1.4.3真实气体的p-Vm图pgl临界参数是物质自身的性质易液化的气体临界温度较高难液化的气体临界温度较低常见气体的临界参数可以查表1.4.3真实气体的p-Vm图pgl临界参数是物质60

1.4.3真实气体的p-Vm图pgl在临界点C处是等温线的拐点在数学上，一阶和二阶导数为零从真实气体的状态方程可以计算临界参数1.4.3真实气体的p-Vm图pgl在临界点C61

1.5真实气体的状态方程1.va