大学物理化学-01章-气体-PPT课件.ppt

1、上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-181.1 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上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18 1. 理想气体状态方程 nRTpV 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18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上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-183.摩尔气体常数 R为摩尔气体常数，其值为8.314510J mol-1 K-1。它

2、是通过实验方法测定的pVT数据，然后通过外推法获得。 作pVp图，见P.10图1.1.2。R=lim(pVm)T/T= 8.3145 J/mol/K上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-181-2 理想气体混合物理想气体混合物1 混合物的组成混合物的组成（1）摩尔分数）摩尔分数x或或yxB(或或yB)=nB/nA（2）质量分数质量分数wB=mB/mA（3）体积分数体积分数 B=xB V*m,B/( xA V*m,A)上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18pV=nRT=(m/Mmix)RT混合物的摩尔质量定义为：混合物的摩尔质量定义为：Mmix=yBMB=mB/nB3.道尔顿定律

3、道尔顿定律 Define: 在气体混合物中 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18 BBypppB : 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 RT/V BBBBnppp及此定义既适用于理想气体此定义既适用于理想气体也可适用于低压下的实际气体也可适用于低压下的实际气体上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18定义：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。理想气体混合物的总体积为各组分分体积之和。式中式中V*B=nBRT/p进一步中得：进一步中得：yB= V*B /V即理想气体混合物中某一组分即理想气体混合物中某一组分B的分体积与

4、总体的分体积与总体积之比等于该组分的摩尔分数积之比等于该组分的摩尔分数yB。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-181 1 液体的饱和蒸汽压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 2 临界参数临界参数（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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18pVmpcTccT1T2T3p2p13 真实气体的p-Vm图及气体的液化上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18等温线有三种类型：等温线有三种类型：(1)T(1)

5、T(3)TTcTc温度和压力略高于临界点的状态，称为超临界流体。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。用于提取某些物质，这种技术称为超临界萃取。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-181 真实气体的pVm-p图及波义尔温度TTBT=TBTTBpVmp上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18波义尔温度的定义：Lim(pVm)/pTB=0p0波义尔温度

6、一般是气体临界温度的22.5倍。不同的气体具有不同的波义尔温度。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-182. 范德华方程（van der Waals equation）（1）方程的形式 )( 2RTbVVapmma和b称为范德华常数。a/V2m为压力修正项；b为体积修正项。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18（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Virial equation (纯经验方程) )1 ( )1 ( 232232pBpBRTpVVBVBRTpVmmmm上一内容下一内容回主目录O返回2

7、022-5-18R - K equation (Redlich and Kwong)B-W-R方程Berthelot方程 )()( 2/1RTbVTVbVapmmm上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-181 压缩因子RTpVzm )()(理想气体实际气体mmVV对于理想气体，任何温度和压力下，对于理想气体，任何温度和压力下，z z恒等于恒等于1 1。对于真实气体，对于真实气体，z1z1z1难以压缩；可见难以压缩；可见z z反映了实际气体压缩的难易程度。反映了实际气体压缩的难易程度。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18临界压缩因子(critical compression f

8、actor ) ,ccmccRTVpz 物质 He Ar N2 O2 CO CO2 CH4 zc 0.299 0.291 0.289 0.294 0.288 0.274 0.289 对于大多数物质，用上式计算的zc的值约在0.260.29 。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18Define : Tr= T/Tc reduced temperature pr= p/pc reduced pressure Vr= V/Vc reduced volume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。上一内容下一内容回主目录O返

9、回2022-5-18 处于相同对比状态下的气体具有相近的热力学处于相同对比状态下的气体具有相近的热力学性质性质Van der Waals 对比方程： 38)31)(3( 2rrrrTVVp上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18把对比状态参数的表达式引入到压缩因子的定义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：式，可以得到： rrrcTVpzRTpVzm 这样可以将这样可以将Z Z表示为两个对比参数的函数。即表示为两个对比参数的函数。即Z=f(pr,Tr)上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-18普遍化压缩因子图有很大的实用价值：（1）由p,T求Z和Vm ;（2）由T,Vm求Z和pr；（3）由p,Vm求Z和Tr。Exercises: