第一节气体pVT性质.ppt

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1、第一章气体的pVT性质Chapter1thepVTrelationshipsofgases1物质的状态MatterState◆三种主要的聚集状态气体（g）、液体（l）和固体（s）气体和液体——流体（fl）液体和固体——凝聚相（cd）◆液晶——由棒状或扁盘状分子构成的物质可能处于的一种特殊的状态。有流动性，但分子有明显的取向，具有能产生光的双折射等晶体的特性分子的运动MoleculesMotion◆物质是由分子构成的◆一方面分子处于永不休止的热运动之中，主要是分子的平动、转动和振动无序的起因◆另一方面，分子间存在着色散力、偶极力和诱导力，有时还可能有氢键或电荷转移，使电子云之间还存在着

2、斥力，分子趋向于有序排列。分子运动的两方面相对强弱不同，物质就呈现不同的聚集状态，并表现出不同的宏观性质。100℃、101325Pa下水蒸气的体积大致是水体积的1603倍其中气体的流动性好，分子间距离大，分子间作用力小，是理论研究的首选对象。物质的宏观性质MacroscopePropertiesofMatter◆包括压力p、体积V、温度T、密度、质量m、物质的量n、浓度、内能U等◆在众多宏观性质中，p、V、T三者是物理意义明确又容易测量的基本性质，并且各宏观性质之间有一定的联系。物质的量n不确定时物质的量n确定时主要内容：气体理想气体实际气体状态方程式分压及分体积定律状态方程式液化及

3、临界现象对应状态原理及压缩因子图§1.1理想气体状态方程TheStateEquationofIdealGas1、理想气体状态方程thestateequationofidealgas2、摩尔气体常数RmolegasconstantR3、理想气体模型及定义themodleanddefinitionofidealgas4、内容讨论thediscussion理想气体状态方程thestateequationofidealgas低压气体实验定律：（1）玻义尔定律(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

4、定)（3）阿伏加德罗定律（A.Avogadro,1811)V/n＝常数(T,p一定)以上三式结合理想气体状态方程pV=nRTpVm=RT单位：pPaVm3TKnmolRJmol-1K-1R摩尔气体常数R＝8.314510Jmol-1K-12.摩尔气体常数RmolegasconstantR问题：1）是否可用理想气体状态方程式代入气体物质的量、温度、压力及体积求出摩尔气体常数R值？2）R是否与气体种类、温度、压力均无关？3）理想气体状态方程式是否适合任何气体于某确定压力下？举例：pV=nRT如果p=100,V=10,T=100,n=1,则有R=10不等于8.314。（

5、1）实际气体的pVT行为并不严格服从理想气体状态方程（2）实际气体在p→0的极限情况下才严格服从理想气体状态方程R是通过实验测定确定出来的例：测300K时，N2、He、CH4pVm~p关系，作图利用极限外推法R是一个对各种气体都适用的常数p/MPapVm/J·mol-1N2HeCH4理想气体状态方程反映的是所有实际气体在p→0时的极限情况，是一切客观存在的实际气体在极限情况下具有的共性，体现了一种非常简单、非常理想的pVT行为，在极低压力下，不同气体分子不会因结构性质的差异而影响其pVT行为，但随着压力升高不同气体分子就会因其结构性质的差异而影响其pVT行为。结论：3、理想气体模型及

6、定义themodleanddefinitionofidealgas（1）分子间力吸引力排斥力分子相距较远时，有范德华引力；分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。E吸引－1/r6E排斥1/rnLennard-Jones理论：n=12式中：A－吸引常数；B－排斥常数E0r0r兰纳德-琼斯势能曲线当实际气体p→0时，V→∞分子间距离无限大，则：（1）分子间作用力完全消失（2）分子本身所占体积可完全忽略不计分子间无作用力及分子本身不占体积是理想气体微观模型的两个基本特征。（2）理想气体模型（3）理想气体定义理想气体——服从理想气体状态方程式或服从理想气体模型的气体理想气体状态方程可用于

7、低压气体的近似计算。对于难液化气体（如氢、氧、氮等）适用的压力范围宽一些对于易液化气体（如水蒸气、氨气等）适用的压力则低一些。4、讨论thediscussion理想气体状态方程式及其应用基本公式:pV=nRTpVm=RT适用条件:理想气体、理想气体混合物、低压实际气体指定状态下计算系统中各宏观性质p、V、T、n、m、M、(=m/V)基本公式:例1.1.1(课本p8)用管道输送天然气，当输送压力为200kPa，温度为25oC时，管道内天然气的密度为多少？假