ch1 气体的PVT关系.ppt

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1、第一章气体物质的聚集状态:气体、液体和固体等。气体和液体可流动，统称流体。11．研究气体的重要性(1)气体分子间距一般比液、固体大得多，气体分子本身体积可忽略；气体分子间作用力较小，性质相对简单，研究起来最方便。(2)液、固体分子间作用力较大，研究较复杂，甚至无法研究。常利用气体的一些性质，加以修正，可处理液、固体行为。22．为何要研究气体PVT行为P、V、T行为是任何物体最基本的物理性质---物理意义明确，可以直接测定。各性质之间有相互依存关系，掌握了PVT的变化，可推算出其它性质的变化。3§1.1理想气

2、体状态方程形式有：PV=nRT或PVm=RT1．理想气体状态方程式中各量均采用SI单位：P—Pa、T—K、V—m3、n—mol；R=8.314Jmol-1K-142．摩尔气体常数RPV=nRT、PVm=RT只近似反映实际气体在低压下的形为，对各气体进行精确测定，发现：以不同气体恒温下的PVm对P作图，并外推至P=0，得R=8.3145Jmol-1K-1，这就是R的来源；说明在压力趋于0时，各种气体均符合理想气体状态方程。53．理想气体的定义及微观模型--☆(1)凡在任何条件下均服从PV=nRT的气体

3、称理想气体。(2)在P0的极限条件下，实际气体均服从PV=nRT。压力越低，方程越准确。6根据理想气体定义，理想气体须具有以下两个特征：1)气体分子是无体积的质点2)分子间无作用力这就是理想气体的微观模型。理想气体是一种分子本身没有体积、分子之间无相互作用力的气体。74．理想气体状态方程的应用(1)PV=nRT方程关联了四个物理量，知其中三个，可求第四个。(2)因n=m/M(3)PV=nRT只能近似描述实际低压气体的形为，否则需校正。所以PV=nRT=(m/M)RTPM=(m/V)RT=RT8§1.2道

4、尔顿定律和阿马格定律1.气体混合物的组成1)摩尔分数92)质量分数3)体积分数102.道尔顿定律1)分压力(分压)混合气体中，组分i单独存在，并且处于与混合气体相同的温度和体积时，所产生的压力称组分i的分压。112)道尔顿分压定律混合气体的总压是各组分分压力之和。数学式P=Pi即分压定律是理想气体的必然规律。另可推导：123)压力分数混合气体中某组分i的分压与总压之比称该组分i的压力分数。即压力分数等于该组分i的摩尔分数。压力较低时：134．阿马格定律1)分体积混合气体中，组分i单独存在，并且处于与混合气

5、体相同的温度和压力时，所具有的体积称组分i的分体积。2)阿马格分体积定律混合气体的总体积是各组分分体积之和。数学式V=Vi14因此分体积定律是理想气体的必然规律。另可推导：153)体积分数混合气体中某组分i的分体积与总体积之比称该组分i的体积分数。即体积分数等于该组分i的摩尔分数压力较低时：16体积分数等于压力分数等于组分i的摩尔分数对于理想气体：171．实际气体的PVT性质令：Z=PV/(nRT)=PVm/(RT)（压缩因子）对理想气体：Z≡1§1.3真实气体状态方程1)实际气体在不同温度、压力下均偏离

6、理想气体行为。2)只有在P0的极限条件下，Z=1，即符合理想行为。3）在同温、同压下，不同气体偏离理想行为的程度不同，反映气体自身的性质对其PVT行为有影响。(见书P11图)182．分子间力范德华吸引力=-A/r6分子间力包括：范德华力(永久偶极、诱导偶极、色散效应产生的相互吸引力)、分子间电子云与原子核间的相互作用力。这些吸引力和斥力永远存在，其合力决定了分子的一些性质。分子间电子云与原子核间斥力=B/r12193．范德华方程范德华考察了实际气体分子间有相互作用和分子本身有体积这两个本质问题对PVT行

7、为的影响，修正了理想气体方程，建立了范德华方程。根据理想气体的微观模型，可知：PVm=RT的含意可表达为：(分子间无相互作用力时表现的压力)(1mol气体的可自由活动的空间)=RT20（1）压力修正在压力不太大的情况下，气体分子间力主要是吸引力。吸引力的存在，减弱了分子碰撞器壁时对器壁施加的力范德华分析并确定了上式括号中实际气体的两个物理量。21设实际气体的压力为P,如果分子间力不存在，则气体的压力必大于P，此时压力以(P+Pa)表示。经范德华当时推导得：a为范氏常数，其值与各气体性质有关，均为正值。一般

8、情况下，分子间作用力越大，a值越大。Pa=a/Vm222(2)体积修正b为另一范氏常数，恒为正值，其大小由气体性质决定。实际气体摩尔体积因分子本身体积的存在，可自由活动空间减小。1mol气体的可自由活动空间以(Vm-b)表示。一般情况下，气体本身体积越大，b值也越大。23(3)范氏方程(P+a/Vm2)(Vm-b)=RT(4)几点说明1)a、b为范氏常数，恒为正值，可由实验测得。气体分子间作用力越大，a值越大；气