大学物理化学-01章-气体-课件

第一章气体pVT的性质1.1理想气体状态方程1.2理想气体混合物1.3气体的液化及临界参数1.4真实气体状态方程1.5对比状态原理及普通化压缩因子图2023/9/14第一章气体pVT的性质1.1理想气体状态方程2023/

1.理想气体状态方程1-1理想气体状态方程2023/9/141.理想气体状态方程1-1理想气体状态方程2023/8理想气体模型该方程的另外两种表达方式为：pV=(m/M)RTM为摩尔质量；m为气体的质量。2.理想气体模型（1）分子之间无相互作用力（2）分子本身不占有体积2023/9/14理想气体模型该方程的另外两种表达方式为：2023/8/5摩尔气体常数3.摩尔气体常数R为摩尔气体常数，其值为8.314510Jmol-1K-1。它是通过实验方法测定的pVT数据，然后通过外推法获得。作pV~p图，见P.10图1.1.2。R=lim(pVm)T/T=8.3145J/mol/K2023/9/14摩尔气体常数3.摩尔气体常数2023/8/51-2理想气体混合物1-2理想气体混合物1混合物的组成（1）摩尔分数x或yxB(或yB)=nB/∑nA（2）质量分数wB=mB/∑mA（3）体积分数

B=xBV*m,B/(∑xAV*m,A)2023/9/141-2理想气体混合物1-2理想气体混合物2023/8/5道尔顿定律2.理想气体方程对理想气体混合物的应用pV=nRT=(m/Mmix)RT混合物的摩尔质量定义为：Mmix=∑yBMB=∑mB/∑nB3.道尔顿定律Define:在气体混合物中

2023/9/14道尔顿定律2.理想气体方程对理想气体混合物的应用2023/8pB:气体B的分压

p：混合气体的总压yB:气体B在混合气中的摩尔分数此定义既适用于理想气体也可适用于低压下的实际气体道尔顿定律2023/9/14pB:气体B的分压p：混合气体的总阿马加定律定义：V=∑V*B理想气体混合物的总体积为各组分分体积之和。式中V*B=nBRT/p进一步中得：yB=V*B/V即理想气体混合物中某一组分B的分体积与总体积之比等于该组分的摩尔分数yB。2023/9/14阿马加定律定义：V=∑V*B2023/8/51-3气体的液化及临界参数1液体的饱和蒸汽压气液平衡时,饱和蒸气的压力。是温度的函数。2临界参数（1）临界温度Tc：气体加压液化的最高允许温度。（2）临界压力Pc：临界温度时的饱和蒸汽压力（3）临界体积Vc：在临界温度和临界压力下，物质的摩尔体积。2023/9/141-3气体的液化及临界参数1液体的饱和蒸汽压2023/8/pVmpcTccT1T2T3p2p1气体的液化及临界参数3真实气体的p-Vm图及气体的液化2023/9/14pVmpcTccT1T2T3p2p1气体的液化及临界参数3气体的液化及临界参数等温线有三种类型：(1)T<Tc(2)T=Tc，C点称为临界点。几何意义为：压力对体积的一阶和二阶偏导数等于零。(3)T>Tc温度和压力略高于临界点的状态，称为超临界流体。超临界流体密度很大，具有溶解性能。在恒温变压或恒压变温时，体积变化很大，改变了溶解性能，故可用于提取某些物质，这种技术称为超临界萃取。2023/9/14气体的液化及临界参数等温线有三种类型：2023/8/51-4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<TBpVmp2023/9/141-4真实气体状态方程1真实气体的pVm-p图及波义尔温度真实气体状态方程波义尔温度的定义：Lim[(pVm)/p]TB=0p0波义尔温度一般是气体临界温度的2~2.5倍。不同的气体具有不同的波义尔温度。2023/9/14真实气体状态方程波义尔温度的定义：2023/8/52.范德华方程（vanderWaalsequation）（1）方程的形式范德华方程a和b称为范德华常数。a/V2m为压力修正项；b为体积修正项。2023/9/142.范德华方程（vanderWaalsequatio维利方程（2）范德华常数与临界参数的关系a=27R2Tc2/64pc;b=RTc/8pc（3）范德华方程的应用2.维利方程Virialequation(纯经验方程)2023/9/14维利方程（2）范德华常数与临界参数的关系2023/8/5其它重要方程举例R-Kequation(RedlichandKwong)B-W-R方程Berthelot方程2023/9/14其它重要方程举例R-Kequation(Redlic1-5对应状态原理及普遍化压缩因子1压缩因子对于理想气体，任何温度和压力下，z恒等于1。对于真实气体，z<1真实气体比理想气体容易压缩；z>1难以压缩；可见z反映了实际气体压缩的难易程度。2023/9/141-5对应状态原理及普遍化压缩因子1压缩因子对于理想气体，临界压缩因子(criticalcompressionfactor)物质HeArN2O2COCO2CH4zc0.2990.2910.2890.2940.2880.2740.289对于大多数物质，用上式计算的zc的值约在0.26~0.29。对应状态原理2023/9/14临界压缩因子(criticalcompressionfa对应状态原理2.对应状态原理Define:Tr=T/Tcreducedtemperaturepr=p/pcreducedpressureVr=V/Vcreducedvolume任何气体只要两个对比参数相同，则第三个对比参数也必然相同，这就是对应状态原理。此时称它们处于相同的对比状态。2023/9/14对应状态原理2.对应状态原理2023/8/5处于相同对比状态下的气体具有相近的热力学性质VanderWaals对比方程：对应状态原理2023/9/14处于相同对比状态下的气体具有相近的热力学性质对应状态普遍化压缩因子图把对比状态参数的表达式引入到压缩因子的定义式，可以得到：这样可以将Z表示为两个对比参数的函数。即Z=f(pr,Tr)2023/9/14普遍化压缩因子图把对比