清华大学朱文涛老师课件.ppt

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1、第一章气体的pVT关系联系p、V、T之间关系的方程称为状态方程本章中主要讨论气体的状态方程气体的讨论理想气体实际气体物质的聚集状态液体固体气体V受T、p的影响很大V受T、p的影响较小（又称凝聚态）§1.1理想气体状态方程1.理想气体状态方程单位：pPa；Vm3；TK；nmol；R摩尔气体常数8.314510Jmol-1K-1理想气体状态方程也可表示为：低压气体定律：（1）波义尔定律(R.Boyle,1662):pV＝常数(n,T一定）（2）盖.吕萨克定律(J.Gay-Lussac,1808)：V/T＝常数(n,p一定)

2、（3）阿伏加德罗定律(A.Avogadro,1811)V/n＝常数(T,p一定)2.理想气体模型（1）分子间力Lennard-Jones理论：式中：F代表分子间相互作用力，E代表分子间相互作用势能，r代表分子间距离。式中：A－吸引常数；B－排斥常数液体和固体的存在，正是分子间有相互吸引作用的证明；而液体和固体的难于压缩，又证明了分子间在近距离时表现出的排斥作用。E0r0r(2)理想气体模型（低压气体）p0理想气体理想气体定义：在任何温度、压力下均服从pV=nRT的气体为理想气体。通常在几十个大气压以下，一般气体能满足理想气体方程

3、。容易液化的气体，如水蒸气、氨等适用的范围要窄些，难液化的气体，如氦、氢等适用的范围要宽些。a)分子间无相互作用力;b)分子本身不占体积§1.2理想气体混合物1.混合物的组成(1)摩尔分数x或y定义为：物质B的物质的量与混合物总的物质的量的比。(2)质量分数wB定义为：B的质量与混合物的总质量之比。(3)体积分数B，定义为混合前纯B的体积与各纯组分体积总和之比B=12.理想气体状态方程对理想气体混合物的应用式中：m混合物的总质量；Mmix混合物的摩尔质量；式中：MB混合物中组分B的摩尔质量；3.道尔顿定律混合气体（包括理

4、想的和非理想的）分压的定义p=pB(1.2.8)式(1.2.7)(1.2.8)对高压下气体也适用。式(1.2.9)对低压下真实气体混合物适用。即：理想气体混合物中物质B的分体积VB*，等于纯气体B处于混合物的温度及总压条件下所占有的体积。4.阿马加定律理想气体混合物的总体积V为各组分分体积之和：高压下，混合前后气体体积一般将发生变化，阿马加定律不再适用。这时需引入偏摩尔体积的概念进行计算。（见第四章）§1.3气体的液化及临界参数理想气体因为分子间没有相互作用力，所以在任何温度压力下都不可能液化。而实际气体由于存在分子间相互作用力：

5、在一定T、p时，气－液可共存达到平衡在气液平衡时：气体称为饱和蒸气；液体称为饱和液体；饱和蒸气的压力称为饱和蒸气压。1.液体的饱和蒸气压饱和蒸气压首先由物质的本性决定。对于同一种物质，它是温度的函数，随温度升高而增大。表1.3.1水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压水乙醇苯t/ºCp/kPat/ºCp/kPat/ºCp/kPa202.338205.671209.9712407.3764017.3954024.4116019.9166046.0086051.9938047.34378.4101.32580.1101.325100

6、101.325100222.48100181.44120198.54120422.35120308.11饱和蒸气压＝外压时，液体沸腾，此时的的温度称为沸点。饱和蒸气压＝1个大气压时的沸点称为正常沸点。在沸腾时，液体表面及内部分子同时汽化。T一定时：如物质B的分压pB<它的饱和蒸气压，液体B将蒸发为气体，直至；若物质B的分压pB>它的饱和蒸气压，气体B凝结为液体，直至。（此规律不受其它不溶于液体的惰性气体存在的影响）2.临界参数由表1.3.1可知：液体的饱和蒸气压p=f(T)，当T，p，液化所需压力增大。实验证明，对每一种液体

7、都有一个特殊温度Tc，当T>Tc时，液相消失，无论加多大压力，不再可使气体液化。Tc临界温度：使气体能够液化所允许的最高温度临界温度以上不再有液体存在，饱和蒸气压p=f(T)的曲线终止于临界温度。临界温度Tc时的饱和蒸气压称为临界压力pc。T/Kp/MPaTc、pc、Vc统称为物质的临界参数。临界压力pc:在临界温度下使气体液化所需的最低压力。临界摩尔体积Vm,c：在Tc、pc下物质的摩尔体积。超临界态是指温度大于临界温度，压力大于临界压力的状态。3.真实气体的p-Vm图及气体的液化全图可分为三个区域：(1)T

8、T=Tc区(3)T>Tc区根据实验数据可绘出如左p-Vm图，图中的每一条曲线都是等温线。图示的基本规律对于各种气体都一样。图1.3.1真实气体p–Vm等温线示意图(1)T