物理化学(甲)第一章(气体).ppt

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1、Chapter1ThepVTPropertiesofGases§1-0.Introduion物质的聚集状态:气态gas,g液态liquid,l固态solid,s流体,flowliquid,fl凝聚态,CondensedMatter对于纯物质，通常只有一种气体和一种液体，但对于固态可以有一种以上，如硫：单斜晶体和正交晶体，冰有6种晶型。等离子体（plasma)—由离子、电子和不带电的粒子组成的电中性的、高度离子化的气体。等离子体是一种很好的导电体.液晶（liquidcrystal)—特殊的状态，有流动性（液体），但分子有明显的取向，规则的

2、排列（固体）。有两种可熔温度：在第一个熔温度下，晶体由固体变“不透明”的液体，而当温度升高至第二个可熔点，成为正常的透明液体，呈现出固态或液态的特征。1物质为什么有不同的聚集状态？物质是由分子组成，分子存在：分子的热运动，包括分子的平动、转动、振动等是无序运动，趋势：形成气体状态。分子间的相互作用，包括色散力、静电力、氢键等和排斥力，形成有序排列，趋势：形成凝聚状态。这两方面的相对强弱不同，物质就呈现不同的聚集状态，并表现出不同的宏观性质。其中最基本的宏观平衡性质有两类：（1）pVT性质一定数量物质的压力、体积和温度间的关系（2）热性质

3、物质的热容、相变热、生成热、燃烧焓和熵2在研究或解决生产实际问题时，需要这两类性质，如合成氨工业：3H2+N2=2NH3条件：高温高压平衡常数：通过三种物质的热性质，计算反应的热效应Q等pVT性质和热性质是物质的特有性质，它们由3种方法得到：直接实验测定如CO2的pVT测定，苯甲酸的燃烧热测定经验或半经验的方法：状态方程(EOS,EquationofState)理论方法统计力学、量子力学、分子模拟等3在本课程讨论的物质的pVT性质——气体的pVT关系。第二、三章讨论热性质。气体的pVT的研究从17世纪开始，先后提出了三个经验定律1

4、.波义耳(R.Boyle)定律（1661年）n,T一定,pV=Const2.盖-吕萨克定律（C.Gay-J.Lussac)（1802年）n,p一定,V/T=Const3．阿佛加德罗（Avogadro）定律T,p一定,V/n=Const上述3个定律在温度不太低、压力不太高的情况时适用。4当压力趋于零时，任何气体均能严格遵守这3个定律，由此可引出“理想气体”的概念。理想气体的pVT的关系1881年范德华（vanderWaals)提出了著名的范德华状态方程（vanderWaals’EOS)到目前已有几百种适用不同物质的EOS，pVT关系的研究

5、仍然是热点，主要关注：超临界状态、电解质溶液、高分子物质等的pVT关系。5本章节将介绍：1.理想气体与理想气体状态方程2.实际气体与实际气体状态方程3.实际气体的液化4.压缩因子图实际气体的pVT计算6§1.1理想气体状态方程1.理想气体状态方程理想气体严格遵守理想气体状态方程：R=8.3145Jmol-1K-1摩尔气体常数,p/Pa,V/m3,T/K(SI制）。2.理想气体微观模型分子在没有接触时相互没有作用，分子间的碰撞是完全弹性的碰撞。气体分子本身大小可以忽略不计理想气体可以看做是实际气体在压力趋近于零时的极限情况。什

6、么样的气体才能视为理想气体?通常一定量n的气体所处状态，可以用压力pressure、体积volume、温度temperature来描述,而联系这四个量的关系的式子就是气体的状态方程式（EquationOfState,EOS)73.研究理想气体的意义实际应用：在计算要求不高或低压时工程近似计算。理论意义：是简单、抽象、最有代表性的科学模型。任何一种气体，当p0时，它的pVT关系均可以用理想气体状态方程表示。描述实际气体的状态方程，当p0时，都应转变为理想气体状态方程。4.应用如：（1）摩尔气体常数Rp20（2)测定气体分子的摩尔质量从

7、哲学观点：研究问题总是由易到难，从简单到复杂。物理化学根据研究对象不同，提出理想模型，是一种科学的抽象，从易到难处理问题的科学方法。8例：25C时实验测得某有机气体得密度与压力p的关系，求该有机气体分子的摩尔质量。p/mmHg91.74188.9277.3452.8639.3760.0/kgm-30.22760.46950.68981.12911.59831.9029解：关键是如何得到：9p/mmHg91.74188.90277.30452.80639.30760.00/kgm-30.22760.46950.68981.12

8、911.59831.9029103p/Pa12.2325.1836.9760.3785.23101.33103(/p)0.018610.018640.018660.018700.018750.01878作