1、紧密结合教材围绕教学大纲方便教师讲课便于学生理解第1页，共17页。21.压缩因子压缩因子 引入压缩因子来修正理想气体状态方程，描述实际引入压缩因子来修正理想气体状态方程，描述实际气体的气体的 p-V-T 性质：性质：pV=ZnRT 或或 pVm=ZRT 压缩因子的定义为：压缩因子的定义为：m mp pV Vp pV VZ Zn nR R T TR R T T 三、中、高压气体的三、中、高压气体的P-V-T关系关系第2页，共17页。3Z 的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度RTPVZrm.pRTVrm,imrmVV,imrmVVZ,1)1(则若实际气体
2、比理想气体难压缩。实际气体比理想气体难压缩。imrmVVZ,1)2(则若实际气体比理想气体易压缩。实际气体比理想气体易压缩。imrmVVZ,1)3(则若实际气体具有理想行为。实际气体具有理想行为。它的大小反映了实际气体可压缩的难易程度它的大小反映了实际气体可压缩的难易程度第3页，共17页。4 而同一种而同一种气体在不同温度气体在不同温度的的 pVmp曲线曲线亦有亦有 三种类型三种类型.T一定时，不同气体的一定时，不同气体的pVmp曲线有三种类型曲线有三种类型.300 K第4页，共17页。52.计算真实气体计算真实气体p-V-T关系的一般方法：关系的一般方法：（1）引入压缩因子）引入压缩因子Z，
3、修正理想气体状态方程修正理想气体状态方程 （2）引入）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程修正项，修正理想气体状态方程 （3）使用经验公式，如维里方程，计算压缩因子）使用经验公式，如维里方程，计算压缩因子Z共同特点是：共同特点是：p 0时，所有状态方程趋于理想气体状态方程时，所有状态方程趋于理想气体状态方程第5页，共17页。6(1)范德华方程范德华方程 理想气体状态方程理想气体状态方程 pVm=RT 的的实质为：实质为：(分子间无相互作用力的气体的压力分子间无相互作用力的气体的压力)(1mol气体分子的自由活动空间气体分子的自由活动空间)=RT而实际气体：而实际气体：1)由于分子间有相互
4、作用力由于分子间有相互作用力器壁器壁内部分子内部分子靠近器壁的分子靠近器壁的分子靠近器壁的分子受到内部的引力，靠近器壁的分子受到内部的引力，分子间相互作用减弱了分子对分子间相互作用减弱了分子对器壁的碰撞。器壁的碰撞。第6页，共17页。7所以：所以：p=p理理p内内 （p为气体的实际压力）为气体的实际压力）p内内=a/Vm2 p理理=p+p内内=p+a/Vm22)由于分子本身占有体积由于分子本身占有体积 1 mol 真实气体的自由空间真实气体的自由空间(Vmb)b：1 mol 分子自身所占体积分子自身所占体积221()()mmolpVbRTn anmolpVnbnRTV对气体：对气体：（）（）2
5、maV第7页，共17页。83.真实气体的真实气体的 p-Vm 图及气体的液化图及气体的液化图图 真实气体真实气体p-Vm等温线示意图等温线示意图 AB AB段（除段（除B B点）点）只有气相存在。只有气相存在。BD BD水平段水平段 l-g l-g两相平衡共存。两相平衡共存。DE DE段（除段（除D D点）点）只有液相存在。只有液相存在。第8页，共17页。94.气体的液化及临界参数气体的液化及临界参数（1）液体的饱和蒸气压液体的饱和蒸气压理想气体不液化（因分子间没有相互作用力）理想气体不液化（因分子间没有相互作用力）实际气体：在某一定实际气体：在某一定T T 时，气液可共存达到平衡时，气液可共
6、存达到平衡气液平衡时气液平衡时：气体称为气体称为饱和蒸气饱和蒸气；液体称为液体称为饱和液体饱和液体；压力称为压力称为饱和蒸气压饱和蒸气压。图图1.3.1 气液平衡示意图气液平衡示意图第9页，共17页。10饱和蒸气压是温度的函数饱和蒸气压是温度的函数表表1.3.1 水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压外压时的温度称为饱和蒸气压外压时的温度称为沸点沸点饱和蒸气压饱和蒸气压101.325kPa时的温度称为时的温度称为正常沸点正常沸点 H2O乙醇乙醇苯苯t/p*/kPa t/p*/kPa t/p*/kPa 202.338205.671209.9712407
7、.3764017.3954024.4116019.9166046.008 6051.9938047.343 78.4101.32580.1101.325100101.325100222.48100181.44120198.54 120422.35 120308.11 第10页，共17页。11T一定时：一定时：如如 pB pB*，B气体凝结为液体至气体凝结为液体至pBpB*（此规律不受其它气体存在的影响）（此规律不受其它气体存在的影响）相对湿度的概念：相对湿度相对湿度的概念：相对湿度=2 22 2H H O OH H O O1 10 00 0%p pp p 空空气气中中第11页，共17页。12（
8、2）临界参数临界参数当当T Tc 时，液相消失，加压不再可使气体液化。时，液相消失，加压不再可使气体液化。临界温度临界温度Tc：使气体能够液化所允许的最高温度：使气体能够液化所允许的最高温度 临界温度以上不再有液体存在，临界温度以上不再有液体存在，p*=f(T)曲线终止于临界温度；曲线终止于临界温度；临界温度临界温度 Tc 时的饱和蒸气压称为临界压力时的饱和蒸气压称为临界压力由表由表1.3.1可知：可知：p*=f(T)T ，p*临界压力临界压力 pc:在临界温度下使气体液化所需的最低压力在临界温度下使气体液化所需的最低压力临界摩尔体积临界摩尔体积Vm,c：在：在Tc、pc下物质的摩尔体积下物质
9、的摩尔体积Tc、pc、Vc 统称为物质的临界参数统称为物质的临界参数第12页，共17页。135.对应状态原理对应状态原理定义：定义：pr 对比压力对比压力Vr 对比体积对比体积Tr 对比温度对比温度对比参数，量纲为对比参数，量纲为1对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数对应状态原理：对应状态原理：当不同气体有两个对比参数相等时，第三个对比参当不同气体有两个对比参数相等时，第三个对比参数也将数也将(大致大致)相等。相等。具有相同对比参数的气体称为处于相同的对应状态。具有相同对比参数的气体称为处于相同的对应状态。m mr rr rr rc cm m,c
10、 cc cp pV VT Tp pV VT Tp pV VT T 第13页，共17页。146.普遍化压缩因子图普遍化压缩因子图将对比参数引入压缩因子，有：将对比参数引入压缩因子，有：Zc 近似为常数（近似为常数（Zc 0.270.29)当当pr,Vr,Tr 相同时，相同时，Z大致相同，大致相同，Z=f(Tr,pr)适用于所有真实气体适用于所有真实气体,用图来表示此关系用图来表示此关系 普遍化压缩因子图普遍化压缩因子图cm,ccm,cmrrrrmrrrrc ccrrcrrR TR Tp Vp VpVp Vp VpVp Vp VZZZZR TTTR TTT第14页，共17页。15双参数普遍化压缩因
11、子图双参数普遍化压缩因子图任何任何Tr，pr 0，Z1（理想气体）理想气体）Tr 较小时，较小时，pr，Z先先，后，后，反映出气体低压易压缩，高压难压缩反映出气体低压易压缩，高压难压缩 Tr 较大时，较大时，Z 1第15页，共17页。16压缩因子图的应用压缩因子图的应用（1）已知）已知 T、p,求求 Z 和和 VmT,p求求VmTr,prZ(1)查图查图计算计算(pVm=ZRT)(2)(3)（2）已知）已知T、Vm，求求 Z 和和 pr需在压缩因子图上作辅助线需在压缩因子图上作辅助线式中式中 pcVm/RT 为常数，为常数，Z pr为直线关系，为直线关系，该直线与所求该直线与所求 Tr 线交点对应的线交点对应的Z 和和pr，为所求值为所求值mcmmcmr rpVp VpVp VZpZpR TR TR TR T第16页，共17页。17（3）已知已知 p、Vm 求求 Z 和和 Tr 需作辅助图需作辅助图画出画出Z=(pVm/RTc)/TrZ=f(Tr)(pr 固定固定)两条曲线两条曲线由两线交点可求出由两线交点可求出 Z、Tr因因p、Vm已知已知有有:式中式中 pVm/RT 为常数为常数 mmmmcrcr1 1pVpVpVpVZ ZR TR TTR TR TT第17页，共17页。
