气体的pVT关系

1、第一章气体的 pVT 关系物质的聚集状态 ： 气态gas流体结构最简单液态liquid结构最复杂固态solid凝聚体另外还有：等离子态、超固态、中子态等§1.1 理想气体 ideal /perfect gas 状态方程一、 理想气体状态方程三个经验定律 ：波义耳定律 ： 恒温下一定量气体V 1/p盖 - 吕萨克定律 ： 恒压下一定量气体V T阿伏加德罗定律：同温同压同体积气体分子数相同理想气体状态方程 ： pV = nRTSI 单位 : Pa m3molKR=8.3145J?K -1?mol -1V m = V/nn = m/M= m/V(P8)例 : 用管道输送天然气，当输送压力为

2、200kPa，温度为25时，管道内天然气( 可视为纯甲烷 ) 的密度是多少?二、 理想气体模型E=E 吸引+E排斥= A/r 6 B/r 12E两大假设：分子之间无相互作用0r分子本身不占有体积1三、 摩尔气体常数对理想气体， R=pV m/T；对实际气体， R=(pV m/T)p0PVm 或NePVm/T理想气体O2CO20pR=NA.k=6.0221367*10 23× 1.380658*10 - 23=8.314511J/K.mol§1.2理想气体混合物一、混合物的组成三种表示法 ：摩尔分数 x，质量分数w ，体积分数(混合前，某纯组分的体积与各纯组分体积总和之比)二

3、、理想气体混合物的状态方程mpV = nRT = MRT如 M 空气 = xiM i = 0.21M O2 + 0.79M N2 = 28.851g/mol三、道尔顿分压定律Dalton s law of partial pressure分压，即某组分气体它对混合气体总压的贡献，显然pB = p 总.xB pB = p 总对混合理想气体，pB = p 总.xB = p 总.nB / nB = nB RT / V2(P13)例 : 今有 300K ，104.365kPa 的含水蒸气的湿烃，其中水蒸气的分压3.167kPa，现欲得到除去水蒸气的1000mol 干烃，试求 ：(1)应从湿烃中除去的水

4、蒸气的量；(2)所需湿烃的初始体积。四、阿马加分体积定律某组分的分体积即该组分单独在混合气体的T， p 条件下所具有的体积，显然， V 总=V B，xB=V B / V 总 =pB /p 总§1.3气体的液化liquefaction及临界参数一、液体的饱和蒸气压saturated vapor pressure气液平衡、饱和蒸气压、沸点boilingpoint、正常沸点二、临界参数critical constant临界温度 TC 、临界压力 pC、临界 ( 摩尔 ) 体积、临界状态三、实际气体的 p-V m 图及气体的液化pl ?cT>T clgT=T cg? T<T cV

5、 m在临界点 c 处，p02 p0Vm TC2Vm TC3§1.4实际气体状态方程一、实际气体的pV m-p 图及波义耳温度Boyle s temperatureT>TbpV mT=TbpVmlim0pp 0T<T bTB0p二、范德华方程van der Waals equation(1873)paV mbRTV m2orpRTaV mbV m2V3b,T8a ,pcam, cc27 Rb27b227 R2Tc2TBa27Tc,a,bRTcRb864 pc8 pc三、维里方程 (卡末林 ?昂尼斯于 20 世纪初提出 )pV mRT1BC.V mV m2pV mRT1B &

6、#39; pC ' p 2.第二、第三 维里系数4§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图一、压缩因子compressibility factorpV m = ZRTZ = pV m / RT = V m(实际 ) / V m(理想 )Zc = pcV m,c / RTcZ-p 等温线的形状与 pVm-p 等温线相同。大多数物质的实测 Zc 值在 0.270.29之间，若将临界参数与范德华常数的关系代入则得 Zc= 3/8 = 0.375。二、对应状态原理principle of corresponding state三个对比参数 ：pr = p / pc，Vr = Vm/ Vm,c，Tr = T / Tc普遍化范德华方程 ： p r8 T r33V r21 V r对应状态原理 ： 各种不同的气体，若有两个对比参数相同，则第三个对比参数必 (大致 )相同。三、普遍化压缩因子图pV mp cV m , cp r V rZ cp r V rZRT cTrT rRT因 Zc 大多在 0.270.29(可