理科物理化学章气体.ppt

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1、第一章 气体,第一章 气体,1.1 气体分子动理论（自学）,1.2 摩尔气体常数（R）,1.3 理想气体的状态图,1.4 分子运动的速率分布（自学）,1.5 分子平动能的分布（自学）,1.6 气体分子在重力场中的分布（自学）,1.7 分子的碰撞频率与平均自由程（自学）,1.8 实际气体,1.9 气液间的转变,1.10 压缩因子图,*1.11 分子间的相互作用力（自学）,1.1 气体分子动理论,1.理想气体的状态方程,是压力，单位为 Pa,是体积，单位为,是物质的量，单位为,是摩尔气体常数，等于,是热力学温度，单位为 K,续,2.理想气体的定义及微观模型定义：在任何温度、压力下均服从理想气体状态

2、方程的气体。微观模型：1)分子之间无相互作用力。2)分子本身不占有体积。,续,3.Dalton（道尔顿）分压定律即：混合气体总压P为各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力 PB 的总和。对于理想气体：总压 P（na+nb+nc+）na+nb+nc+nB 即 P PB分压力 PB=y B P 对理想气体 PB nB RT/V,续,4.Amagat(阿马格)分体积定律混合气体中任一组分B的分体积VB：是所含 nB 的 B 单独存在于混合气体的温度、总压力条件下占有的体积。阿马格定律：混合气体的总体积等于各组分的分体积的总和。即 V=VB.分体积 VB=yB V 对理想气体 VB=nB

3、R T/P 对真实气体不适用。,1.2 摩尔气体常数（R）,图1.4(a),1.2 摩尔气体常数（R）,图1.4(b),1.3 理想气体的状态图,在p，V，T的立体图上,所有可作为理想气体的都会出现在这曲面上，,并满足,这理想气体的状态图也称为相图。,1.8 实际气体,实际气体的行为,van der Waals 方程式,其他状态方程式,小问题,以下什么情况下，实际气体更接近于理想气体？A.低温高压 B.低压高温C.高温高压D.低压低温,实际气体的行为,压缩因子的定义,理想气体,实际气体,实际气体的压缩因子随压力的变化情况,Z,氮气在不同温度下压缩因子随压力的变化情况,Z,van der Waa

4、ls 方程式,van der Waals 方程式,高温时，忽略分子间的引力（忽略含a的项）,低温时，压力又比较低，忽略分子的体积(含b项),当压力增加到一定限度后，b的效应越来越显著，又将出现 的情况。这就是在Boyle温度以下时，的值会随压力先降低，然后升高。,求Boyle 温度,其他状态方程,气体状态方程通式,常见气体状态方程,Virial型,显压型,显容型,式中A，B，C,称为第一、第二、第三Virial系数,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,van der Waals 方程式的等温线,气体与液体的等温线,对比状态与对比状态定律,CO2的pVT图，即CO2的等温线,21.5

5、,13.1,气体与液体的等温线,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,气体与液体的等温线,CO2的pVT图，又称为CO2的等温线,（1）图中在低温时，例如21.5的等温线，曲线分为三段,（2）当温度升到30.98时，等温线的水平部分缩成一点，出现拐点，称为临界点。在这温度以上无论加多大压力，气体均不能液化。,（3）在临界点以上，是气态的等温线，在高温或低压下，气体接近于理想气体。,van der Waals 方程式的等温线,(4),(2),van der Waals 方程式的等温线,1。曲线（1）在临界点以上，有一个实根两个虚根,2。曲线（2）在临界点，有三个相等的实根,3。曲线（3

6、）在临界点以下，有三个数值不同的实根，如b，c，d 点,处于F点的过饱和蒸气很不稳定，易凝结成液体，回到气-液平衡的状态。,van der Waals 方程式的等温线,临界点是极大点、极小点和转折点三点合一，有：,van der Waals 方程式的等温线,对比状态和对比状态定律,代入,对比状态和对比状态定律,定义：,代入上式，得van der Waals 对比状态方程,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算,对于理想气体，任何温度、压力下,对于非理想气体,表示实际气体不易压缩,表示实际气体极容易压缩,Z 被称为压缩因子，Z 的数值与温度、压力有关,不同气体在相同的对比状态下，压缩因子 Z 的数值大致相同,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算,压缩因子图,压缩因子图的使用方法,Z,Pr,Tr=1.0,2,0.3,由Tr=1.0,Pr=2,查出Z=0.3,