《气体的pVT关系》PPT课件.ppt

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1、物理化学第一章气体的pVT关系第一章气体的pVT关系理想气体状态方程理想气体混合物气体的液化及临界参数真实气体状态方程对应状态原理及普遍化压缩因子图§1.1理想气体状态方程(1)波义尔(BoyleR)定律：pV=c(nandT=c’)1.理想气体状态方程(equationofstate)(2)盖-吕萨克(GayJ-Lussac)定律:V/T=c(n,p=c’)(3)阿伏加德罗(AvogadroA)定律：V/n=c(p,T=c’)理想气体状态方程（Clapeyronequation）：pV=nRTp-Pa,V-m3,n-mol，T-K，R-摩尔气体常数R=8.314510Pa.m3.

2、mol-1.K-1=8.314510J.mol-1.K-1理想气体状态方程的其它表达形式：pVm=RTpV=(m/M)RTn=1n=m/M19世纪中叶，法国科学家克拉珀龙（Clapeyron）综合波义耳定律和查理-盖吕萨克定律，阿伏加德罗定理：把描述气体状态的3个参数：p、V、T归于一个方程式，表述为：一定量气体，体积和压力的乘积与热力学温度成正比。EmileClapeyron在这个方程中，对于1mol的气体，恒量为R，而n(mol)的气体，恒量为nR，R称为摩尔气体常数。经过Horstmam和门捷列夫等人的支持和提倡，19世纪末，人们开始普遍地使用现行的理想气体状态方程：pV=n

3、RT2.理想气体模型(model)(1)分子间力-兰纳德-琼斯理论(Lennard-Jonestheory)(2)理想气体模型①分子之间无相互作用力，E=0②分子本身不占有体积实际气体p<几千Kpa→满足工程需要pV=nRT(3)实际气体Lennard-Jones英国科学家SirJohnEdwardLennard-Jones(1894-1954):先后作为英国Bristol(布里斯托尔）)大学的理论物理学家和Cambridge（剑桥）大学的理论科学家，是当代计算化学的创始人。他的关于分子结构、化合价、分子间相互作用的研究成果享誉科学界。3.摩尔气体常数RR=8.314510是通过实

4、验测定得到R=lim(pVm)T/Tp→0=8.3145J.mol-1.K-1(1)在p→0，R是一个对各种气体都适用的常数(2)在p→0，pV=nRT可适用于各种气体结论：§1.2理想气体混合物的pVT关系1.气体混合物组成的表示(1)摩尔分数表示(y)(2)质量分数表示(w)(3)体积分数表示(φ)defdefdef2.理想气体混合物的状态方程：pV=nRT=(∑nB)RTBpV=nRT=(m/Mmix)RTMmix=def∑yBMBm=∑mB=∑nBMB=∑nyBMB=n∑yBMB=nMmixMmix=∑mB/∑nB3.道尔顿(Dalton)分压定律pB=yBpdef∑yB=

5、1p=∑pB适用于所有混合气体(1)分压定律StatueofDaltonintheManchesterTownHallJohnDalton他的原子理论（AtomicTheory）、倍数比率定律(LawofMultipleProportions)、分压定律（Dalton’sLawofPartialPressure）、先天性红绿色盲(Daltonism)研究享誉学术界。JohnDalton（1766-1844）：英国化学家，气象学家和物理学家。(2)理想气体混合物的分压pV=(∑nB)RTyB=nB/∑nBpB=yBppB=nBRT/V理想气体混合物中组分B的分压等于该组分单独存在于混

6、合气体的T和V条件下时的压力例：有300K、104.365kPa湿烃混合气体（含水蒸气的烃混合气），水蒸气的分压为3.167kPa。欲得到除去水蒸气的1kmol干烃混合气，求：1.应从湿烃混合气中除去水蒸气的物质的量；2.所需湿烃混合气的初始体积。解：1.设湿烃混合气中烃类(A)的分压为pA、水蒸气(B)的pB.pB=3.167kPa,pA=p-pB=101.198kPa;nA=1kmol.pB=yBp=(nB/∑n)ppA=yAp=(nA/∑n)pnB/nA=pB/pAnB=nApB/pA=1000×3.167/101.198mol=31.30mol2.设所求初始体积为VV=nR

7、T/p=nART/pA=nBRT/pB=24.65m34.阿马加(Amagat)分体积定律V=∑VB*B理想气体混合物的总体积V为各组分分体积VB*之和其中VB*=nBRT/p理想气体混合物中组分B的分体积VB*等于纯组分B在混合物的T及p条件下所占有的体积VB*=nBRT/ppB=nBRT/VpV=nRT=(∑nB)RTyB=nB/∑nByB=VB*/V=pB/p理想气体混合物状态方程的表示形式：pV=(∑nB)RT经典表达式pB=nBRT/V→pBV=nBRT道尔