气体的PVT关系.ppt

1、1.1 理想气体的状态方程及微观模型,1.理想气体的状态方程,对于混合气体的摩尔质量 Mmix=yBMB,例如 空气 y(O2)=0.21 y(N2)=0.79 则 M(空气)= y(O2) MO2+ y(N2) MN2=0.2132+0.7928 =29gmol-1,第一章 气体的PVT关系,2.理想气体的定义及微观模型,定义：在任何情况下都服从理想气体状态方程的气体。,理想气体的模型： （1）分子间无相互作用力 （2）分子本身没有体积。,1. 混合物的组成,1.2 理想气体混合物,2、道尔顿定律 分压力（PB): 混合气体中任一组分的分压力是它的摩尔分数与总压力之积。,即 PB=PyB,其

2、中yB=1,所以P=PB（理想及非理想气体）,道尔顿分压定律： 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、压力条件下产生的压力的总和。（仅使用于理想气体） 即 P=nB(RT/V),证明：P=nRT/V=(nA +nB +nC+)RT/V= nART/V+ nBRT/V +nCRT/V +=nB(RT/V),3.阿马加定律（分体积定律）,该定律为理想气体混合物的总体积为各组分分体积之和。,分体积（ ): 混合气体中任一组分B单独存在于混合气体的温度压力条件下占有的体积（任何气体均适用）。,即理想气体混合物中某一组分的分体积与总体积之比或分压与总压之比等于该组分的摩尔分数。,1.相变化

3、过程与饱和蒸气压 相变化过程：一定条件下聚集态的变化过程。 (i）相变化过程,1.3 气体的液化及临界参数,(ii)液体（固体）饱和蒸气压：,饱和蒸气压： 在一定温度下，当液（或固）体与其蒸气达成液（或固）、气两相平衡时，此时气相的压力称为该液（或固）体在该温度下的饱和蒸气压。,如: 水 正常沸点: 标准沸点:,100,99.67。,饱和蒸气压与温度有关。,沸点: 液体的饱和蒸气压等于外压时的温度。,2.真实气体的液化及临界参量：,气体 液体,加压：可缩小分子间距，从而增大分子间的吸引力（理想气体不能液化）。 降温：减小分子间的离散倾向。,因此对气体采取降温加压措施使气体体积缩小，有可能最终转

4、化为液体。但这种转化过程的pV T 关系遵循着一定规律。以CO2的液化为例，如图1-3所示。,图中，每条曲线称为 p-V 定温线，c点所处状态称为临界状态。,由图可以看出，在温度低于某一温度（T3)时，每一条p-Vm 线都存在一水平段。,水平段的特征： 水平段的压力恒定，因此又称定压段。 （出现两相平衡） 随温度的升高，定压段对应的压力增大。 （说明随温度升高，饱和蒸气压增大。） 随温度的升高，定压段的长度逐渐缩短，到某一温度（T3)时缩为一点。 说明Vm(l)= Vm(g),以温度T1为例，曲线分为三段：,临界状态:,温度临界温度(Tc),Tc(CO2)=304.2K,压力临界压力(pc),

5、 pc(CO2)=7.38MPa,体积临界摩尔体积(Vm,c),Vm,c(CO2)=9410-6m3mol-1,Tc , pc , Vm,c 统称临界参量。一些物质的临界参量见表1.2。,表1.2 一些物质的临界参量,在Tc以上，无论加多大压力均不会使气体液化。所以Tc是在加压下使气体液化的最高温度。在Tc以下，对气体加压力均可使气体液化。,Tc以上，压力接近或超过的Pc的流体叫超临界流体。,1.4 真实气体的状态方程,1.真实气体的pVm-p图及波义尔温度,图1.4.1 气体在不同温度下的pVm-p示意图,某一温度下，不同气体pVm-p曲线有三种情况。,相同气体，在不同温度下pVm-p曲线也有三种情况。,任何一种气体都有一个特殊的温度TB,称为波义尔温度。,在该温度下，气体在几百千帕的压力范围内可较好的符合理想气体的状态方程或说波义尔定律。,2.范德华方程,（1）范德华方程,（2）范德华常数与临界参数的关系,Vm,c=3b, Tc=8a/27Rb, pc=a/27b2,a=27R2Tc2/64pc, b=RTC/8Pc,3.维里方程,4.其它重要方程举例,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图,1.压缩因子,Z1,真实气体难于压缩； Z1,真实气体易于压缩,临界压缩因子Zc,2.对应状态原理,Pr=P/Pc Vr=Vm/Vc Tr=T/Tc,Pr,Vr,Tr分别称为对