第01章-气体的pVT性质.ppt

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1、第一章气体的pVT性质Z0.21.03.0pr10.110Tr=1.01.031.051.42.0150.90.80.7152.01.41.051.031.01物理化学第一章气体的pVT关系§1.1理想气体§1.2真实气体§1.3气体的液化及临界参数§1.4对应状态原理与压缩因子图2物理化学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）§1.0引言1.物质的聚集状态其它：等离子体、超临界流体包括p、V、T、U、ρ、m、n，其中p、V、T是物理意义非常明确、又易于测定的基本性质，常被广泛采用。2.物质的宏观性质§1.0

2、引言3物理化学物理化学主要讨论气体的状态方程。气体的讨论理想气体实际气体处于一定状态的物质，各种宏观性质具有确定的值并有确定的关系，称为状态方程，通常以p、V、T来表达：f（p，V，T）=0f（n，p，V，T）=0解析方程、图、数据表等表达形式，理想气体状态方程就是一个实例。3.状态方程（科学抽象）§1.0引言§1.0引言4物理化学§1.1理想气体1.理想气体状态方程(1)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)③阿伏加德罗定律(

3、A.Avogadro,1811)V/n＝常数(T,p一定)§1.1理想气体5物理化学以上三式结合（全微分法、状态法）:pV=nRT理想气体状态方程也可表示为：pVm=RTpV=(m/M)RTpPa；Vm3；TK；nmol；R摩尔气体常数8.314510Jmol-1K-1单位：理想气体状态方程(2)理想气体状态方程§1.1理想气体6物理化学应用条件：理想气体（严格）；低压气体（近似）。意义：概念简单，计算方便，可近似地用于低压实际气体；通过适当校正可用于实际气体。R特性：是一个气体普适常数，与气体的种类、温度、压力等无关。R求取：外推法（

4、不能由状态方程简单代求之）.R是通过实验测定出来的。测定一定温度T、不同压力p时的摩尔体积Vm，然后将pVm对p作图，外推到p0处求出pVm，而算得R※。例如：300K时，N2、He、CH4的关系如下图§1.1理想气体7物理化学p→0时：pVm=2494.35J·mol-1R=pVm/T=8.3145J·mol-1在压力取向0的极限条件下，任何气体的行为均服从的定量关系，R是一个对各种气体都适用的常数。=8.3145J·mol-1·K-1（是一种极限结果）(3)摩尔气体常数R外推到p0处求出pVm§1.1理想气体8物理化学2.理想气体模型(1)分

5、子间力分子相距较远时,有范德华引力；分子相距较近时,电子云及核产生排斥力。吸引力-排斥力-若用E代表分子间相互作用势能，有：E吸引－1/r6E排斥1/r12Lennard-Jones理论§1.1理想气体9物理化学式中：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。E0r0rLennard-Jones势能曲线上式以图的形式表示,即为著名的Lennard-Jones势能曲线。§1.1理想气体10物理化学(2)理想气体模型分子间无相互作用力;(低压气体)p

6、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。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。b)分子本身不占体积;§1.1理想气体11物理化学3.理想气体混合物（1）混合物的组成①摩尔分数x或y定义:xB(或yB)defnB/nB(1.2.1)物质B的物质的量与混合物总的物质的量的比。显然:xB=1,yB=1本书中气体混合物的摩尔分数一般用y表示，液体混合物的摩尔分数一般用x表示。§1.1理想气体12物理化学②质量分

7、数wB定义：其量纲为1，wB=1B的质量与混合物的总质量之比。③体积分数B:混合前纯B的体积与各纯组分体积总和之比。(量纲为1),B=1§1.1理想气体13物理化学（2）pVm=RT对理想气体混合物的应用因理想气体分子间没有相互作用，分子本身又不占体积，所以理想气体的pVT性质与气体的种类无关，因而一种理想气体的部分分子被另一种理想气体分子置换，形成的混合理想气体，其pVT性质并不改变，只是理想气体状态方程中的n此时为总的物质的量。pV=（m/Mmix)RT(1.2.4b)§1.1理想气体14物理化学（3）道尔顿分压定律①分压定义：(混合气体

8、包括理想的和非理想的)pBdefyBp(1.2.7)式中:pBB气体的分压;p混合气体的总压。yB=