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《华中师范大学物理化学课件3.2.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、§3.2气体热力学内容:不同情况下任一气体的化学势表达式及应用一理想气体系统【单组份，多组分】二纯实际气体系统三逸度因子及其求法四实际气体混合物单组分理想气体化学势等温下：(/p)T=(Gm/p)T=Vmd=Vmdp=(RT/p)dp(T,p)=θ(T)+RTln(p/pθ)3.2.1理想气体系统中各组分的化学势多组分理想气体中各组分化学势多组分理想气体中各组分化学势理想气体等温等压混合过程的热力学混合前(g,T,p)=(g,T)+RTln混合后(g,T,p,xB)=(g,T)+RTlnGibbs自由能的改变值：ΔmixG=-得ΔmixG=由于xB＜1，故Δmix
2、G＜0，此混合过程是自发过程。3.2.2实际气体系统化学势对任意系统：等温条件下，dB=VBdp对单组分气体，VB=Vm，pB=p对混合气体，VB≠Vm，pB≠p由于实际气体状态方程式较复杂，以VB=f（p）代入，将得到一个很复杂的关系。为方便起见，下面对实际气体进行简便处理，以便得到与理想气体形式上较为一致化学势表达式。先以符号fB（称为逸度）替换理想气体混合物中B组分的化学势表达式:B（T,p,xB)=Bθ(T)+RTln(pB/pθ)中的pB，把相同T，p下，实际气体与理想气体的差别集中体现在fB上。然后再讨论fB的物理意义、数值大小及与pB的关系。实际气体系统化学势与逸度(
3、fugacity)对fB的要求是保证替换后等式关系仍成立，且在极限情况下能恢复为原式。即当气体系统压力趋于零时，系统表现出理想气体特征时，fB趋向等于pB。所以，实际气体的化学势表达式为：实际气体的化学势表达式标准态是纯实际气体B在温度T，标准压力pθ下符合理想气体行为的假想状态B(实)-Bθ(T，0)=(5)f含义探讨B(理)=Bθ(T)+RTln(pB/pθ)(1)对理想气体对实际气体B(实)=Bθ(T)+RTln(fB/pθ)(2)B(实)-B(理)=RTln(fB/pB)(3)B(理)-Bθ(T，0)=(4)又Where,p:thetotalpressureo
4、fthesystem;pB:thepartialpressureofcomponentB.B(实)-B(理)=RTln(fB/pB)=f含义探讨逸度系数（因子）纯实际气体系统的化学势表达式对纯实际气体(VB=Vm):代入式：得纯实际气体化学势表达式的一般形式：在p→0或时，上式回复到理想气体表达式。这时活度aB==exp[]3.2.3纯实际气体逸度因子及其求法1逸度因子的定义=，()为校正因子，亦称之为逸度因子。它反映了实际气体对理想气体的偏离程度。因此纯实际气体化学势表达式可写成(g,T，p)=(g,T)+RTln式中标准态是纯实际气体B在温度T，标准压力下符合理想气体行为的假想
5、状态。2状态方程法求==exp[]原则上，知道纯实际气体的状态方程式Vm=f(T,p)，代入上式即可求得T，p时的逸度因子。纯实际气体逸度因子求法【例】求状态方程为：pVm=RT+bp其中b=0.037dm3mol-1的纯气体NH3在298.15K，106Pa下的逸度f及逸度因子。解：将Vm=RT/p-b代入式==exp[]积分可得=exp()。代入所给数据进行计算=exp()=1.015f=p=1.015×106Pa纯实际气体逸度因子求法3Newton图将压缩因子方程Vm=代入将对比压力pr=p/pc代入得=exp[]处于某一确定状态的某实际气体体系，其对比压力pr和对比温度T
6、r均有定值，可由气体的压缩因子图查出其Z，再将Z和pr代入上式计算就可得γ。前人将计算结果绘于一图，称为逸度系数图，亦称牛顿图。根据对比态原理，它与压缩因子图一样，适用于所有气体。纯实际气体逸度因子图【例】估计在0℃，107Pa时的N2的逸度。已知N2的TC=126.15K,pc=33.5×105Pa。解Tr=273.15/126.15=2.17；从详细的牛顿图查得Tr=2.17的曲线，再由对比压力pr=p/pc=3.0的对比温度坐标找到=0.97，故f=p=0.97×107=9.70×106Pa3.2.4实际气体混合物实际气体混合物中某组分B定义其化学势表达式为(g,T，p,x
7、B)=(g,T)+RTln式中p是气体混合物的（总）压力，pB,xB是混合物中气体B的分压及摩尔分数，(g,T)表示标准态的化学势，它是温度T，压力下服从理想气体行为的纯(x=1)气体B的状态。实际气体混合物中各组分逸度因子计算Lewis-Randall(路易斯-兰道尔)规则实际气体的理想混合物中组分B的逸度因子B可用纯B气体在同温、同压(气体混合物系统总压力)下的代替。B(T,p,xB)=(T,p)END
