物理化学第一章ppt

1、O返回1.1 理想气体状态方程1.2 理想气体混合物1.3 气体的液化及临界参数1.4 真实气体状态方程研究气体的重要性研究气体的重要性 在同温、同压下，在同温、同压下，1mol1mol气体的体积一般比同量液、气体的体积一般比同量液、固体体积大得多，因此气体分子间距一般比液、固体固体体积大得多，因此气体分子间距一般比液、固体大得多，大得多，气体分子本身体积可忽略气体分子本身体积可忽略；而且；而且气体分子间气体分子间作用力较液、固体小作用力较液、固体小得多，所以气体的性质相对液、得多，所以气体的性质相对液、固体简单得多，人们对其研究最多也最透彻。人们常固体简单得多，人们对其研究最多也最透彻。人们

2、常利用气体的一些性质，并加以修正，可处理液、固体利用气体的一些性质，并加以修正，可处理液、固体行为，所得结果能令人满意。行为，所得结果能令人满意。 压力压力, , p pPressure PaPressure Pa 体积体积, ,V VVolume - mVolume - m3 3 温度温度, ,T TTemperature - KTemperature - K为何要研究气体为何要研究气体pVT行为行为 p p、V V、T T行为是任何物体最基本的物理性质，这些性质行为是任何物体最基本的物理性质，这些性质的的物理意义非常明确，可以直接测定物理意义非常明确，可以直接测定。又因各性质之间有。又因各

3、性质之间有相互依存关系，掌握了相互依存关系，掌握了pVTpVT的变化，可推算出其它宏观性质的变化，可推算出其它宏观性质的变化。的变化。 联系联系p p、V V、T T之间关系的方程称为之间关系的方程称为状态方程状态方程，状态方程，状态方程是研究物质其他性质的基础。是研究物质其他性质的基础。1.1 1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程（1）波义尔定律）波义尔定律:（2）盖吕萨克定律）盖吕萨克定律:（3）阿伏加德罗定律）阿伏加德罗定律:例：丙烯例：丙烯(C(C3 3H H6 6) )气体在反应器入口处的压力为气体在反应器入口处的压力为2.352.3510105 5PaPa，温度为，温度为380

4、380，若每小时需输入丙稀，若每小时需输入丙稀50kg, 50kg, 求反应器入口处丙稀的体积流量（即每小时需输入丙求反应器入口处丙稀的体积流量（即每小时需输入丙稀的体积）。稀的体积）。解：已知解：已知p p 2.352.3510105 5PaPaT T273.15273.15380=653.15K380=653.15Km=50kg M=0.042kgmolm=50kg M=0.042kgmol-1-135508.314 653.1527.50.0422.35 10mpVRTMm RTVmMp1.1 1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程rr0rr0，引力起主要，引力起主要作用作用r rr0

5、r0，引力最大，引力最大rr0rr0，斥力起主要，斥力起主要作用作用 不可无限压缩不可无限压缩真实气体微观模型：分子间有相互作用，分子本身有体积。(2)理想气体模型理想气体在微观上具有两个特征：分子之间无相互作用力；分子本身不占有体积。可无限压缩理想气体是真实气体在理想气体是真实气体在 p0 p0 情况下的极限状态。严情况下的极限状态。严格来说只有符合理想气体模型的气体才能在任何温度格来说只有符合理想气体模型的气体才能在任何温度和压力下均服从理想气体状态方程。和压力下均服从理想气体状态方程。理想气体模型的说明（1 1）绝对的理想气体是不存在的，它只是一种假想的）绝对的理想气体是不存在的，它只是

6、一种假想的气体。建立这种模型是为了在研究中使问题简化，而气体。建立这种模型是为了在研究中使问题简化，而实际问题可以通过修正模型而得以解决。实际问题可以通过修正模型而得以解决。真实气体并真实气体并不严格符合理想气体状态方程，不严格符合理想气体状态方程，也就是说真实气体在也就是说真实气体在方程方程pV=nRTpV=nRT中的中的R R不为常数。不为常数。（2 2）在高温低压下，实际气体很接近理性气体，可以在高温低压下，实际气体很接近理性气体，可以作为理想气体处理，近似符合理想气体状态方程。作为理想气体处理，近似符合理想气体状态方程。通通常，在低于几百常，在低于几百kpakpa的压力下，理想气体状态

7、方程能满的压力下，理想气体状态方程能满足一般工程计算的需要。足一般工程计算的需要。O返回nA T, VnB T, VT, V3.3.道尔顿定理道尔顿定理 混合气体中的某组分单独存混合气体中的某组分单独存在，并具有与混合气体相同的在，并具有与混合气体相同的温度和体积时所产生的压力，温度和体积时所产生的压力，称作该组分的称作该组分的分压力分压力。A、B混合气体混合气体nnA +nB气体气体A气体气体B总压力总压力p分压力分压力pA分压力分压力pBO返回nA T, VnB T, VT, V3.3.道尔顿定理道尔顿定理混合气体的总压力等于各组分分混合气体的总压力等于各组分分压力之和。压力之和。p=p=

8、 p pA A+ + p pB Bp=pp=pi iA、B混合气体混合气体nnA +nB气体气体A气体气体B总压力总压力p分压力分压力pA分压力分压力pBO返回VRTnnpBA)(VRTnpBBVRTnpAA3.3.道尔顿定理道尔顿定理理想气体理想气体在指定的在指定的T T、V V条件下理想气体的压力只与气体的摩尔数有条件下理想气体的压力只与气体的摩尔数有关而与其种类无关。关而与其种类无关。总压力总压力VnRTp 按分压力的定义则可得按分压力的定义则可得BABABAppVRTnVRTnVRTnnp)(所以所以混合物的摩尔数是各组分摩尔数之和，所以在同样混合物的摩尔数是各组分摩尔数之和，所以在同

9、样T、V条件下总压条件下总压力必然等于分压力之和。力必然等于分压力之和。O返回iiiiynnVnRTVRTnpp3.3.道尔顿定理道尔顿定理混合气体中某组分i的的分压力与总压力之比称为i组分的压力分数。pypii各组分的分压力可以由该组分的摩尔分数与总压力的乘积来获得。某组分的压力分数等于其摩尔分数O返回4.4.阿马加定律阿马加定律 混合气体中某组分混合气体中某组分i单独存在，并且具有混合气体相单独存在，并且具有混合气体相同的温度与压力时的体积，即该组分的分体积同的温度与压力时的体积，即该组分的分体积Vi。气体AnA, T, P气体BnB, T, Pn=nA + nB, T, P混合气体混合气

10、体总体积总体积 V分体积分体积 VB分体积分体积 VAO返回4.4.阿马加定律阿马加定律 混合气体的总体积等于各组分的分体积之和。混合气体的总体积等于各组分的分体积之和。V= VA+ VBV=Vi气体AnA, T, P气体BnB, T, Pn=nA + nB, T, P混合气体混合气体总体积总体积 V分体积分体积 VB分体积分体积 VAO返回pRTnnVBA)(pRTnVBBpRTnVAA4.4.阿马加定律阿马加定律理想气体理想气体在指定的在指定的T T、p p条件下理想气体的体积只与气体的摩尔数有条件下理想气体的体积只与气体的摩尔数有关而与其种类无关。关而与其种类无关。总体积总体积pnRTV

11、 按分体积的定义则可得按分体积的定义则可得BABABAVVpRTnpRTnpRTnnV)(所以所以混合物的摩尔数是各组分摩尔数之和，所以在同样混合物的摩尔数是各组分摩尔数之和，所以在同样T、p条件下总体条件下总体积必然等于分体积之和。积必然等于分体积之和。O返回iiiiynnpnRTpRTnVV混合气体中某组分i的的分体积与总体积之比称为i组分的体积分数。VyVii各组分的分体积可以由该组分的摩尔分数与总体积的乘积来获得。某组分的体积分数等于其摩尔分数4.4.阿马加定律阿马加定律O返回理想气体混合物中某一组分理想气体混合物中某一组分B的分体积与的分体积与总体积之比或分压与总压之比等于该组总体积

12、之比或分压与总压之比等于该组分的摩尔分数分的摩尔分数yB。VnRTp O返回1.理想气体状态方程pV=nRT包括了三个气体定律，它们是（ ）A.玻义耳定律、盖吕萨克定律、道尔顿定律B.玻义耳定律、阿伏加德罗定律、阿马加定律C.阿伏加德罗定律、盖吕萨克定律、玻义耳定律D.盖吕萨克定律、阿伏加德罗定律、阿马加定律答案：（C）O返回2.以下哪种情况更接近于理想气体？A.低温高压B.高温高压C.低温低压D.高温低压答案：（ D ）O返回3.对于理想气体，下面不正确的是（ ）A.气体分子占有一定体积B.恒压下升温体积一定膨胀C.恒温条件下加压体积一定减小D.pV=nRT答案：（A）O返回4.理想气体微观

13、模型必须具有的两个特征是（ ）和（ ）。答案：分子本身不占体积，分子间无作用力O返回5.在恒温、恒容容器中，有A、B两种理想气体，A的分压力为pA，往容器中充入一定量的理想气体C，则A的分压力为（ ）A.不变 B.变小 C.变大 D.无法确定答案：（A）O返回6.一容器中有A、B、C三种理想气体混合物，摩尔分数分别为0.5、0.3和0.2，容器总压力为4.0103kPa，则A和B的分压力分别为（ ）A. 1.2103kPa, 2.0103kPaB. 2.0103kPa,1.2103kPaC. 4.0103kPa, 2.4103kPaD.以上都不对答案：（B）O返回7.隔板两侧为温度、压力同为T

14、、p的同体积纯气体A和纯气体B，抽去隔板后形成A、B混合气体。如果A、B均为理想气体，那么混合后以下正确的是（ ）A.系统总压力pB.A和B的分压为pC.A的分体积为增加一倍D.A的分体积为减小一倍答案：（A）O返回单位时间内由气体分子变成液体分子的数目与由液体单位时间内由气体分子变成液体分子的数目与由液体分子变为气体分子的数目相同，宏观上说即气体的凝分子变为气体分子的数目相同，宏观上说即气体的凝结速度与液体的蒸发速度相同。结速度与液体的蒸发速度相同。气液平衡气液平衡O返回PP饱和饱和PP饱和饱和PP饱和饱和O返回不同物质在同一温度下具有不同的饱和蒸气压不同物质在同一温度下具有不同的饱和蒸气压

15、物质本性决定；物质本性决定；任一物质，不同温度下具有不同的饱和蒸气压任一物质，不同温度下具有不同的饱和蒸气压是温度的函数。是温度的函数。随温度的升高而急剧增大O返回 当液体的饱和蒸气压同外界压力相等当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液体即发生沸腾，此时的温液体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。度即为沸点。O返回冬天相对湿度30左右，水很容易蒸发成水蒸气，感觉干燥夏天相对湿度90左右，水不容易蒸发成水蒸气，感觉闷热大气中水蒸汽的压力与同温度下水的饱和蒸气压之比称为相对湿度O返回临界温度是气体的一个特性参数，不同的气体具有不同的临界温度。临界温度是气体的一个特性参数，不同的气体具有不同的临界温度。如氧气的临界温度为如氧气的临界温度为118.57118.57，氮气的临界温度为，氮气的临界温度为147.0147.0。O返回O返回O返回O返回O返回O返回O返回O返回O返回1.纯物质的液体与其蒸气达到平衡，以下有关其饱和蒸气压的说法正确的是（ ）A.饱和蒸气压与系统温度有关B.饱和蒸气压与系统压力有关C.饱和蒸气压与液体的物质的量有关D.饱和蒸气压与气体的物质的量有关答案