第一章 气体的pVT性质

第一章气体的PVT关系§1.1理想气体的状态方程§1.2理想气体混合物§1.3气体的液化及临界参数2023/2/1§1.1理想气体的状态方程pV=nRT

1.理想气体的状态方程pV=c（n,T一定)V/T=c（n,p一定)V/n=c（T,p一定)R:摩尔气体常数，数值为8.3142023/2/1§1.1理想气体的状态方程理想气体的状态方程的其他表示也可以写为pVm=RTρ=m/VVm=V/n用于p,V,T,n,m,M,ρ的计算2023/2/1§1.1理想气体的状态方程例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分子量为29）解：一定是常数么？2023/2/1真实气体：分子间有相互作用，分子本身有体积。§1.1理想气体的状态方程2.理想气体的模型

不可无限压缩2023/2/1§1.1理想气体的状态方程理想气体：分子间无相互作用，分子本身无体积×××××××××可无限压缩××××在任何温度、压力下均符合理想气体模型，或服从理想气体状态方程的气体为理想气体2023/2/1§1.1理想气体的状态方程理想气体的状态方程是理想气体的宏观外在表现理想气体的微观模型反映了理想气体的微观内在本质

理想气体是真实气体在p→0情况下的极限状态。2023/2/1§1.1理想气体的状态方程真实气体并不严格符合理想气体状态方程，也就是说真实气体在方程pV=nRT

中的R不为常数。真实气体只在温度不太低、压力不太高的情况下近似符合理想气体状态方程。2023/2/1摩尔气体常数R的求导1)T不变，求不同p下Vm2)做该T下pVm~p曲线3)外推至p=0，可得2023/2/1§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：用物质的量的分数表示:(x表示气体，y表示液体）对于物质B显然量纲为12023/2/1§1.2理想气体混合物量纲为1用质量分数表示:

2023/2/1§1.2理想气体混合物用体积分数表示:

量纲为1显然2023/2/1§1.2理想气体混合物2.理想气状态方程对理想气体混合物的应用Mmix混合物的摩尔质量2023/2/1§1.2理想气体混合物2023/2/13.

道尔顿定律1)分压力(分压)混合气体中，组分B单独存在，并且处于与混合气体相同的温度和体积时，所产生的压力称组分B的分压。2023/2/13道尔顿定律

分压定律是理想气体的必然规律混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下所产生压力的总和。2023/2/13.

道尔顿定律压力分数：混合气体中某组分B的分压与总压之比称该组分B的压力分数。压力分数等于该组分B的摩尔分数

此规律只近似应用于低压下的实际混合气体2023/2/14．阿马加定律1)分体积

混合气体中，组分B单独存在，并且处于与混合气体相同的温度和压力时，所产生的体积称组分B的分体积。2023/2/1混合气体的总体积V等于各组分B在相同温度T及总压p条件下占有的体积VB*的总和。分体积定律是理想气体的必然规律4．阿马加定律2023/2/1体积分数等于压力分数

等于该组分B的摩尔分数对于理想气体4．阿马加定律2023/2/1§1.3气体的液化与临界现象气—液平衡微观宏观饱和蒸汽饱和液体2023/2/11．饱和蒸气压

在温度为T，物质气液两相达平衡时的气相压力为饱和蒸气压

p*1)纯物质在指定温度下有确定的饱和蒸气压。2)随着温度升高，饱和蒸气压增大。§1.3气体的液化与临界现象Why?3)p*=pamb时，此时的温度为沸点2023/2/1当气相压力超过物质所在温度下的饱和蒸气压时，凝结速度大于蒸发速度，总的宏观效果是气体凝结。直到气相压力等于所在温度下的饱和蒸气压为止，达到平衡。

若气相压力小于物质所在温度下的饱和蒸气压时，凝结速度小于蒸发速度，总的宏观效果是气体蒸发。直到气相压力等于所在温度下的饱和蒸气压为止，达到平衡。2023/2/1相对湿度(RH)1)为什么海拔越高水的沸点越低？2)为什么春雨贵如油？3)为什么夏天更容易下暴雨？2023/2/1水t/℃P*/kPa202.338407.7366019.9168047.343100101.325120198.542023/2/1总结p,V,T,n,m,M,ρ的计算分压定律和分体积定律(适用范围)(定T,V)(定T,p)单组分理想气体多组分理想气体2023/2/11.在温度、容积恒定的容器中含有A和B两种理想气体，这时A的分压和分体积分别为pA和VA。若在容器中在加入一定量的理想气体C，则pA和VA的变化为______________________pA不变，VA变小2.在某体积恒定的容器中装有一定量温度为300K的气体，现在保持压力不变，要将气体赶走1/6，需要将容器加热到的温度为______________________360K2023/2/13.在两个容积均为V的烧瓶中装有氮气，烧瓶之间有细管相通，细管的体积可以忽略不计。若将两个烧瓶中均浸入373K的开水中，测得气体压力为60KPa。若一个烧瓶浸在273K的冰水中，另一个仍浸在373K的开水中，达到平衡后，求这时气体的压力。设气体可以视为理想气体。2023/2/12023/2/14.有氮气和甲烷（均为气体）的气体混合物100g，已知氮气的质量分数为0.31。在420K的一定压力下，混合气体的体积为9.95dm3。求混合气体的总压力和各组分的分压。假设混合气体遵守道尔顿分压定律。已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为28g·mol-1和16g·mol-1。2023/2/12023/2/1未完待续2023/2/12023/2/12023/2/12023/2/12023/2/12023/2/12023/2/1对真实气体Z=？§1.4真实气体状态方程（不要求掌握）令Z=pV/(nRT)=pVm/(RT)对理想气体Z≡1Z：压缩因子Z=1Z<1Z>1难压缩易压缩临界压缩因子Zc：0.375Z的求法查表p302023/2/1理想气体状态方程真实气体状态方程范德华方程维里方程§1.4真实气体状态方程（不要求掌握）2023/2/1合力为0减弱了气体分子对器壁的冲量p<p(理想)合力不为0分子本身体积的不可压缩性Vm>Vm

(理想)pVmpVm压力修正项体积修正项2023/2/1p(理想)Vm(理想)=RT范德华方程应用：求真实气体的p，Vm2023/2/1令Z=pV/(nRT)=pVm/(RT)=f(p,T)普遍适用的真实气体状态方程普遍化压缩因子图Z：压缩因子Z=1Z<1Z>1难压缩易压缩2023/2/1临界压缩因子对比参数202