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1、•热气球引言•在气液固三种聚集状态中,气体最容易用分子模型进行研究.•在物质的众多宏观性质中,p,V,T三者意义明确,易于测量.下列函数关系称为状态方程:f(p,V,T,n)=0气体具有易压缩性,体积受压力和温度的影响很大.••气体高氯酸铵分解放出大量NH气体分子的无规则运动化合成,用于作火箭推进剂3(g)和NHHCl(g)4Cl(s)在空中00-7-222理想气体状态方程气体理论的三位奠基者:•RobertBoyle•JosephGay-Lussac•AmedeoAvogadro(1627—1691)(1778—1850)(17
2、76—1856)BorninIrelandFrenchmananItalian00-7-223理想气体状态方程波义尔定律pV=常数(n,T恒定)•随着烧瓶里的气体被抽出,药用蜀葵内含的•烧杯里的铅的重量增加,气体体积膨胀•玻义尔J管针管里的气体体积减小00-7-22•波义耳定律的一个应用4——气压水井理想气体状态方程盖⋅吕萨克定律V/T=常数(n,p恒定)阿伏加德罗定律V/n=常数(T,p恒定)•气球在液氮•相同质量,温度冷却作用下和压力时He和体积减小He0.6g/LAr具有不同的体积(和密度).两种气体的体积与其物质Ar1.6
3、g/L的量成正比.理想气体状态方程:上述三经验定律相结合,得到pVpV=nRT=nRT式中R为摩尔气体常数,单位J⋅mol－1⋅K－1.00-7-225理想气体模型任何物质内部分子之间都存在着相互作用.吸引力(范德华力):产生于永久偶极,诱导偶极及色散效应.排斥力:产生于两个分子的电子云之间和原子核之间.按兰纳德-琼斯理论,两个分子间的排斥作用和吸引作用分别与距离r的12次方和6次方成反比,总的作用势能为:ABE=E吸引+E排斥=−6+12rr•两分子相距较远时,势能几乎为零;•随着r减小,吸引力逐渐增强,势能逐渐下降;•当r减至
4、r时,吸引作用达到最大,0势能降到最低值;•r进一步减小,势能增大,排斥力急剧增大.当r=σ时,势能恰好为零.00-7-226理想气体模型理想气体:凡在任何温度,压力下均服从理想气体状态方程的气体称为理想气体.理想气体的两个特征:(1)分子本身必定不占有体积;(2)分子间无相互作用.解释:(1)T恒定时,pV=常数,意味着p→∞,V→0.mm(2)p=(n/V)RT,表明在恒温下,气体分子碰撞器壁的压力与分子数密度成简单的比例关系,可见每一分子碰撞器壁的动量变化不受气体密度(或气体分子间距)的影响,而这只有在分子间没有相互作用时才
5、有可能.理想气体状态方程近似适用于低压实际气体.易液化气体的适用压力范围较窄,难液化气体则相对较宽.00-7-227摩尔气体常数R=pV/T只适用于理想气体,故不能从任意条件下的m实际气体的实测pVT数据求得.理想气体在273.15K时的pV=2271.11J⋅mol－1;m各种实际气体的pV当p→0m时也具有同样的值.由此可求出普适气体常数:R=(pV)/Tmp→0=8.314J⋅mol－1⋅K－100-7-228混合物的组成def摩尔分数:xB(或yB)nB/∑BnB∑BxB(或yB)=1def质量分数:wBm/∑mBBB∑w
6、=1BBdef**体积分数:ϕBxBVm,B/∑AxAVm,B一定温度压力下,气体组分B的体积分数等于混合前纯B组分的体积与混合前各纯组分体积总和之比.∑ϕ=1BB00-7-221理想气体状态方程对理想气体混合物的应用pV=nRT=(∑n)RTBBmpV=RTMmixdefMmix∑yMBBBM=m/n=∑m/∑nmixBBBB00-7-222道尔顿定律分压力p:无论是理想气体还是真实气体,混合气中任一组分BB的摩尔分数y与总压力p的乘积定义为该组分的分压力:BppBB==yyBBpp∑BpB=(∑ByB)p=p对于理想气体混合物
7、(及低压真实气体混合物)nB()pB=yBp=∑BnBRT/V=nBRT/V∑nBB表明理想气体组分的分压力等于该组分单独存在于混合气体的温度、体积下的压力.这是由于理想气体分子之间没有相互作用,分子本身又没有体积,混合气中每一组分的性质(包括分压••JohnDalton(1766--JohnDalton(1766--pB)与有没有其它组分存在没有关系.1844)Englishman1844)Englishman道尔顿分压定律:理想气体混合物的总压力等于各组分单独存18101810年提出分压定律年提出分压定律在于混合气体的温度、体
8、积下产生压力的总和.00-7-223阿马加定律理想气体组分的分体积V*:理想气体物中的组分B的分体积B是所含n的B单独存在于混合气体的温度和总压条件下占有B的体积.阿马格分体积定律:理想气体混合物的总体积等于各组分的分体积之和.阿马格定律是理想气体
