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1、§4-4实际气体对理想气体第四章性质的偏离气体的热力性质0、引言1、理想气体状态方程用于实际气体时的偏离2、实际气体与理想气体物态变化的偏离－实际气体的液化为什么研究状态方程？0、引言fpvT(,,)0=气体的分类热力学微分关系式，建立了各热回顾力学参数与状态方程的关系，只要已理想气体性质知某物质的状态方程，其它参数均可求出。问题归结于如何建立物质的状态方程。§4-4实际气体对理想气体性质的偏离实际气体的分布规律水蒸气pM==3Pa,T513K理想气体两个假定：Z=1(1)同一种气体，Tvm==0.078923/kg,Z1pv=RTg一定，p减小，Z趋vm==0.06813/kg,Z0.
2、86321<（1）分子不占有体积于1（2）分子之间没有作用力(除碰撞)Z压缩性小CO2实际气体pv≠RTgZ≠1(2)不同气体，同H2O2一压力下，偏离1的1为反映实际气体与理想气体的偏离程度程度不同idealgas定义压缩因子pvZ=Z值偏离1的大小,反映了实际气体对理想气体性质的偏离程度。压缩性大RTgp1压缩因子的物理意义压缩性大小的原因pvvvTp(,)(1)分子占有容积，Z===相同T,p下RgTvRTg0(,)Tp自由空间减少，不理想气体利于压缩p比容Z压缩性小CO(2)分子间有吸引2力，易于压缩H2O2Z>1vv>0表明实际气体难于压缩1(3)分子间有斥力idealZ<1v
3、v<0表明实际气体易于压缩，不利于压缩gas关键看何为主要因素Z反映实际气体压缩性的大小，压缩因子压缩性大取决于气体种类和状态p林纳德-琼斯曲线(Lennand-Jone)4-4实际气体对理想气体(1)rr吸引力•在适当条件下,实际气体要发生气液相变,而理想0气体无论状态如何变化,始终是气态,不会发生相变，这是实际气体与理想气体集聚态上的差别。(3)r0相互作用力rr0达到平衡•1863年德国物理学家安德鲁斯(Andrews)在不同温度下,对二氧化碳气体定温压缩,并相应测定不吸引力用温度下的p、v值,在p–v图上的
4、一组定温曲线(图4-2)。4-4实际气体对理想气体4-4实际气体对理想气体性质的偏离性质的偏离实验表明：。当t<31.1C(tc)时，CO2定温压缩或膨胀时,存在着汽－液间的相变；“永恒气体”：氢。气、惰性气体当t＝31.1C(tc)时，气-液相变过程线段缩成一个点,表明不存在CO2相变过程。称tc为临界温度;冷却到一定温度。当t>31.1C时，在加压无论压力如何变化,CO2化始终是气态,而且温度越高就越符合理想气体规律。2临界点§4-5实际气体状态方程饱和液体线与饱和蒸气线汇合于C点，称为临界点。几百种状态方程临界点的温度、压力、比体积依次为临界温度TC、临界压力pC和临界比体积vC。
5、范围广，精度差在超过临界温度的情况下对气体进行定温压缩，即范围窄，精度高使压力远超过临界压力，也不会使气体液化。临界点是纯物质的一个非常有特征的状态。液体在提出最早，影响最大，范德瓦尔斯方程超过临界压力下加热到较高温度变为气相，将不再象在亚临界压力下那样具有明显的气化过程，并且1873年提出，从理想气体假设的修正出发存在两相共存状态。在超临界压力下，这一转化过程是在临界温度附近以连续渐变的方式完成的，而流体一直处于单相状态。范.德瓦尔斯状态方程范.德瓦尔斯状态方程定性分析理想气体：RTgRTgRTga范.德瓦尔斯方程p=p=p=−2vvb−vbv−范.德瓦尔斯修正数a、bRTga32⎛⎞
6、RTgaabp=−范.德瓦尔斯方程vb−⎜⎟++vv−=02vbv−⎝⎠ppp（1）分子本身有体积，自由空间减小，同在（p,T）下，v有三个根温下增加碰撞壁面的机会，压力上升一个实根，两个虚根（2）分子间有吸引力，减少对壁面的压力三个不等实根2减少量：碰撞强度、碰撞频率∝ρ三个相等实根范.德瓦尔斯状态方程定性分析实际气体的p-v图RTag范.德瓦尔斯方程p=−2vbv−paTT>1、高温时TTC项可忽略c2Cvpvb()−=RTgpv图上T是双曲线一个实根，两个虚根v3范.德瓦尔斯状态方程定性分析实际气体的p-v图RTa三个不等实根p=−2范.德瓦尔斯方程AM:亚稳定状态vbv−p过冷
7、蒸气2、低温时TT>cTTp<()Csa低温低压v2T是双曲线MBN:亚稳定状态A过热液体低温高压aBD2T很陡NTTp>s()vvNM:不存在范方程的缺陷pv范.德瓦尔斯状态方程定性分析范.德瓦尔斯状态方程定性分析RTaRTgap=−范.德瓦尔斯方程p=−范.德瓦尔斯方程22vbv−vbv−3、临界点C32⎛⎞RTgaabvb−⎜⎟++vv−=0⎝⎠pppT一个交点3三重根()vv−c=0三个相等实根3223vv−33vv+−=v
