理想气体状态方程ppt课件

2020/5/7,1,1-1理想气体状态方程1-2气体混合物1-3气体分子动理论1-4真实气体,第一章气体,2020/5/7,2,1.1.1理想气体状态方程1.1.2理想气体状态方程的应用,1-1气体,2020/5/7,3,理想气体：分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占体积可以忽略（具有质量的几何点）。实际气体在低压(101.325kPa)和高温(0)的条件下，接近理想气体。,2020/5/7,4,等压变化(盖吕萨克定律）:恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。VT等温变化（玻意耳定律）：恒温条件下，气体的体积与压强成反比。PV=C由此：一定量气体P，V，T之间有如下关系PV/T=C,1.1.1理想气体状态方程,2020/5/7,5,阿佛加得罗定律：相同温度和压力下，相同体积的不同气体均含有相同数目的分子。标准条件(standardcondition,或标准状况）101.325kPa和273.15K（即0）-STP标准条件下1mol气体:粒子数NA=6.021023mol-1体积Vm=22.414110-3m3,1.1.1理想气体状态方程,2020/5/7,6,理想气体状态方程PV=nRT在STP下，P=101325Pa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.41410-3m3R=8.314Pam3K-1mol-1另一单位制：atm,L,mol,KR=0.08206atmLK-1mol-1单位换算1atm=101.325kPa=760mmHg1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m31m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pmn=m/M=m/VC=n/V,2020/5/7,7,1.1.2理想气体状态方程的应用推导出气体密度与P，V，T之间的关系。(设气体质量为m,摩尔质量为M）=m/V,n=m/M代入PV=nRT注意单位的使用,R用8.314时,P,V,T,n均为国际单位,也可以P以kPa,V以L做单位,此时考虑n=m/MPV=mRT/MPM=RT(密度的单位是g/L),2020/5/7,8,1.解：依据PV=nRT,由题意知，P、V恒定，容器内物质的量减小为原来的四分之三.n1RT1=n2RT2n1/n2=T2/T14/3=T2/288T2=384K,例1.一敞口烧瓶中盛有空气，欲使其量减少四分之一，需把温度从288K提高到多少？,2020/5/7,9,(1)解：依据PV=nRT,15.21065010-3=n8.314298n=307molm=30728=8589g(2)解:置换5次后,钢瓶压力降低为13.8MPa,此时钢瓶内的气体物质的量n=278.5mol即排出的N2=28.5mol每次排出的气体体积由PV=nRT得到.,例2.Page4,2020/5/7,10,例3.Page5气体或易蒸发液体的密度与摩尔质量之间的关系.,2020/5/7,11,组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。各组分气体的相对含量可用分体积Vi、分压Pi或摩尔分数xi等表示。,1.2.1分压定律,气体的最基本特征：可压缩性和扩散性,1-2气体混合物,2020/5/7,12,分体积、体积分数、摩尔分数（补充）分体积：指相同温度下，组分气体具有和混合气体相同压力时所占体积。,O2,N2,O2+N2,+,V1、P、T,V2、P、T,V1+V2、P、T,混合气体总体积V总=各组分气体的分体积Vi之和V总=V1+V2+V3+V4Vi,2020/5/7,13,|,2020/5/7,14,分压定律：分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。,O2,N2,O2+N2,+,T、V、P总=P1+P2,混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。P=P1+P2+或P=Pi,T、V、P1,T、V、P2,2020/5/7,15,PiV=niRTP总V=n总RT,分压定律,注意：在PV=nRT公式中，不能同时代入分体积和分压。,2020/5/7,16,例：有一3.0dm3的容器，内盛16gO2，28gN2，求300K时N2，O2的分压及混合气体的总压。解：n(O2)=16/32=0.5molP(O2)V=n(O2)RTP(O2)3.010-3=0.58.314300P(O2)=4.16105(Pa)同理：P(N2)=8.314105(Pa)P总=P(O2)+P(N2)=12.48105(Pa),2020/5/7,17,例：Page6同温同压不同体积的两种气体混合,可以假想成如下过程:同温同压下,将46LO2与12LHe混合,先得到58L混合气体,再于该温度下压缩成5L.等温变化过程中PV=C580.1=5.0PP=1.16MPa,2020/5/7,18,温度一定，水的分压（饱和蒸气压）为定值。气液两相平衡时蒸气的分压即为该液体的饱和蒸气压。,2020/5/7,19,例.Page7室内气压计指示空气的压强,也是干燥氢气的压强P1;排水收集的为湿润氢气,去掉其中的水的饱和蒸汽,才是氢气的真实体积V1.湿润氢气的压强P2应从气压计读数中扣除此温度下水蒸汽的饱和蒸汽压.P1V1=P2V2,2020/5/7,20,例.0.326gXH2遇水生成X（OH）2和H2，在294K、1atm下集得0.384dm3H2，问XH2是什么氢化物？（已知水的饱和蒸汽压为2.35kPa)根据水蒸气的饱和蒸汽压计算H2的物质的量为：,据反应：XH2+2H2O=X（OH）2+2H2生成0.0155mol的H2需XH2为0.00775molM（XH2）=W/n=42，M（X）=40CaH2,2020/5/7,21,PFuFmvuvN/VPmv2(N/V)其中v是具有统计平均意义的方均根速度vrms,同时考虑碰撞的方向因素,PV=Nmv2/3与理想气体状态方程对比:Nmv2/3=nRTNAmv2/3=RTMv2/3=RT,1-3气体分子动理论,2020/5/7,22,方均根速度:Mv2/3=RTvrms=(3RT/M)1/2有关气体分子运动速度还包括最概然速度vmp,平均速度vav,三者数值不同但十分接近,相对关系如下:Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816,气体分子的速度分布,2020/5/7,23,P,CO2,O2,H2,理想气体PVm=RT,PVm,1-4真实气体,2020/5/7,24,实际气体与理想气体产生偏差：应考虑气体分子本身的体积，在方程中扣除；应考虑内层分子与外层分子间、外层分子与器壁间的作用力。,2020/5/7,25,实际气体状态方程-范德华方程,a、b均为范德华常数，由实验确定。a与分子间引力有关;b与分子自身体积有关。,2020/5/7,26,对理想气体：PV=nRTP：气体分子对容器壁产生的压力V：气体分子自由活动的空间，即容器的体积。实际气体需修正P、VV=(V-nb)nb是n摩尔气体自身的体积,2020/5/7,27,例8分别按理想气体状态方程式和范德