chap 1 气体的PVT关系.ppt

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1、第1章气体的pVT关系物质的聚集状态气体、液体、固体。状态方程联系p,V,T之间关系的方程。目录1.1理想气体状态方程1.2理想气体混合物1.3气体的液化及临界参数1.4真实气体状态方程1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图21.1理想气体状态方程1.1.1理想气体状态方程(1)气体的经验定律Boyle定律(R.Boyle,1662)：n,T一定时pV=C定值Gay-Lussac定律(J.Gay-Lussac,1808)：n,p一定V/T=CAvogadro定律（A.Avogadro,1811)：T,p一定时V/n=C(2)理想气体状态方

2、程3式pV=nRT1.1.1理想气体状态方程R的数值与单位p—Pa;V—m3;n—mol;T—K.R=8.314510Pa·m3·mol-1·K-1=8.314510J·mol-1·K-1通常取R=8.3145J·mol-1·K-1=8.315J·mol-1·K-1常用压力单位1atm=760mmHg=101.325kPa(4)理想气体状态方程的其它形式pVm=RT其中Vm——摩尔体积pV=(m/M)RT其中m/kg——质量；M/kg·mol-1——摩尔质量=m/V=pM/(RT)其中——密度pV=nRT(3)摩尔气体常数R41.

3、1.2理想气体模型(1)分子间力分子间相互吸引力(相距较远)、相互排斥力(较近)。按Lennard-Jones理论，两分子间总的相互作用势能E其中A——吸引常数,B——排斥常数。A,B与结构有关。rE图1.1兰纳德-琼斯势能曲线0r0r与E曲线图；r0——吸引作用最大。液/固体存在→相互吸引作用；液/固体难压缩→近距离时排斥作用。(2)理想气体模型理想气体——任T,p均符合pV=nRT特征：分子间无作用力,本身不占体积。真实气体与理气p→0(p

4、合物。1.2.1混合物组成的表示(1)摩尔分数x或y物质B的摩尔分数定义x—用于液体混合物，y——用于气体混合物；A——全部all;B——某1种。x,y量纲为1。且61.2.1混合物组成的表示物质B的体积分数定义式中V*m,A——一定T,p下，纯物质A的摩尔体积。B=混合前纯VB/V总量纲为1。(3)体积分数Bw量纲为1。且物质B的质量分数定义(2)质量分数wB71.2.2理想气体状态方程应用于理想气体混合物(1)理想气体混合物的状态方程式中p,V,n——混合物(mix)的总压、总体积及总的物质的量；nB——混合物中某气体的物质的

5、量。(2)混合物的摩尔质量MmixMmix与m,n:m=mB=nBMB=nyBMB=nMmix∵理想气体分子间没有相互作用，分子本身又不占体积，∴理想气体的pVT性质与气体的种类无关。定义混合物中各物质的摩尔质量与其摩尔分数的乘积的和。81.2.3Dalton分压定律组分B分压力的定义pB=yBp组分B:pB=nBRT/V(组分B单独存在于混合气体的T,V时p)Dalton分压定律——p=pB混合气体的p=各组分单独存在于混合气体的T,V时产生的压力的总和。可用于理气、低压下的真实气体。1.2.4阿马加分体积定律(Amagat)

6、组分B分体积组分B单独存在于混合气体的T,p时所占有的V。V*B=nBRT/pAmagat定律——理气混合物总V=各组分分体积V*B之和。yB=V*B/V=pB/p91.3气体的液化及临界参数1.3.1液体的饱和蒸气压液体的饱和蒸气压：一定T,与液体呈平衡的饱和蒸气所具有的压力。沸点(正常沸点)：蒸气压p=外界压力(101.325kPa)液体沸腾时的温度。1.3.2临界参数Critical临界温度TC：在该T以上，无论多大p都不能使气体液化。TC—使气体能液化的最高温度。临界压力pC：TC时的饱和蒸气压。pC—TC下使气体液化的最低压力

7、。临界摩尔体积Vm,C：在TC、pC物质的摩尔体积。临界状态：在TC、pC下的状态。在临界状态(临界点),气、液两相的性质完全相同，无法区分。临界参数：TC,pC,Vm,C。可查表See附录六。超临界流体——T,p略高于临界点的流体。CO2超临界萃取101.4真实气体状态方程1.4.1范德华方程(vanderWaals,荷兰1910年诺贝尔物理奖)(1)范德华方程式中a,b——范德华常数，与气体种类有关。See附录七a/V2m——压力修正项，又称内压；分子间相互作用减弱了分子对器壁的碰撞；若分子间无吸引力，压力应高于p，为p+a/V2m

8、。分子间引力→大，a→大。b——体积修正项，真实气体分子本身占有的体积，即使分子自由活动空间减少的数值。范德华气体：任何T,p均符合vanderWaals方程的气体。特点：p→0时，Vm→∞,还原为理气状态