物理化学第四版第一章气体pTV的关系2013.2

第1章气体的pVT关系下一页1引言物质的聚集状态：气体、液体、固体特殊状态：液晶、等离子体物质宏观性质：p,V,T,,U…..状态方程：联系

p,V,T之间关系的方程2物质其它特性的基础

气体状态方程真实气体理想气体流体凝聚态1.理想气体状态方程：

波义尔（BoyleR）定律

pV=常数(n,T

一定）盖-吕萨克（GayJ-LussacJ)定律

V/T=常数（n,p

一定）阿付加德罗（AvogadroA)定律

V/n=常数（T,P

一定）

第一节理想气体状态方程34pV=nRT….(1)理想气体状态方程其它两种形式：pVm=RT……(2)pV=(m/M)RT……(3)P,V,T,n,m,M,换算2.理想气体模型5

分子间力兰纳德–琼斯（Lennard–Jones)理论6r0r0E兰纳德–琼斯（Lennard–Jones)势能曲线

理想气体模型：分子无体积分子间无相互作用783.摩尔气体常数pV=nRT50002040608010012010001500200025003000350040004500N2HeCH4300K下N2,He,CH4的pVm–p等温线理想气体P0时，pVm趋于一共同值：

2494.35J.mol-1故：pVm9第二节理想气体混合物1.混合物的组成摩尔分数x或y:质量分数:体积分数B：102.理想气体状态方程对理想气体混合物的应用

理想气体混合物的状态方程：及11混合物的总质量m与摩尔质量Mmix的关系：混合物的摩尔质量Mmix123.道尔顿定律

分压力的数学定义：所有混合气体都适用13

道尔顿定律（1810年发现）对于理想气体混合物，有：将及代入，得：14例：今有300K,104.365kPa的湿烃类混合气体（含水蒸气的烃类混合气体），其中水蒸气的分压为3.167kPa。现欲得到除去水蒸气的1kmol干烃类混合气体，试求:(1)应从湿烃类混合气体中除去水蒸气的物质的量;(2)所需湿烃类混合气体的初始体积.15解:(1)设湿烃类混合气体中烃类混合气体(A)和水蒸气(B)的分压分别为pA,pB.pB=3.167kPa,pA=p-pB=101.198kPa.有公式,可得:

其中nA,nB分别为同样温度,体积中烃类混合气体(A)和水蒸气(B)的物质的量现nA=1kmol,故得:(2)设所求初始体积为V164.阿马加定律

数学表达式:证:其中,

第三节气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸汽压17水的蒸发与水蒸气的冷凝18饱和蒸汽饱和液体饱和蒸汽压物质的本性决定温度的函数()沸点(饱和蒸汽压=外界压力)正常沸点(101.325Pa)P蒸=p饱p蒸>p饱

<2.临界参数临界温度Tc临界压力pc临界摩尔体积Vm,c192023/2/420例:实际气体在

的条件下，其行为与理想气体相近。(1)高温高压；(2)高温低压；(3)低温高压；(4)低温低压。3.真实气体的p-Vm图及气体的液化21

CO2的p-V图：液化的必要条件T<TC气液相变特征

——水平线段(1)T<Tc(2)T=Tc(3)T>Tc22

临界点是物质的重要特性临界点——气液转化的极限临界点的数学特征—

超临界流体2023/2/423例.理想气体的微观模型是

。例.为使气体经恒温压缩液化，其温度必须

临界温度。（低于、高于例.随着温度的升高，物质的标准摩尔蒸发焓

。（升高，降低）例.临界点是气液相变的极限，它的数学特征是（）

2023/2/424例.恒温100oC，在一个带有活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气H2O(g),在平衡条件下，缓慢的压缩到压力p=()kPa时，才可能有水滴H2O(l)出现。25第四节真实气体状态方程1.真实气体的pVm–p图及波义尔温度T<TBT>TBT=TBpVmTB定义为:2040608010012010001500200025003000350040004500N2HeCH4300K下N2,He,CH4的pVm–p等温线问题：

N2、H2、CH4、CO2何者TB最高、最低？p/MPapVm1.000N2H2CO2CH4262.范德华方程27VanderWaalsJD,1837—1923

由温度低于TB时，pVm

-p恒温线先下降后上升的现象可知，有两个相互对抗的因素同时影响Z，它们是分子的体积及相互作用。

实际气体的微观模型：具有吸引力的硬球28（1）范德华方程pVm=RT

p：弹性碰撞；Vm：自由体积：弹性碰撞；：自由体积；29范德华方程内压:分子间引力愈大，a愈大，愈易液化30

体积修正项2023/2/431

例.试写出实际气体的范德华方程

。（2）范德华常数与临界参数的关系32则：（3）范德华方程的应用给定T、p求V