教学第1章气体的pvt关系课件

第一章气体的PVT关系§1.1理想气体的状态方程§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§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图2022/11/26第一章气体的PVT关系§1.1理想气体的状态方程§1.21§1.1理想气体的状态方程1.理想气体的状态方程2022/11/26§1.1理想气体的状态方程1.理想气体的状态方程2022解：例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分子量为29）2022/11/26解：例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分3

不可无限压缩2.理想气体模型理想气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。2022/11/26不可无限压缩2.理想气体模型理想43.摩尔气体常数pVmN2HeCH4p理想气体2022/11/263.摩尔气体常数pVmN2HeCH4p理想气体2022/115§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：对于物质B显然量纲为1用物质的量分数表示:(x表示气体，y表示液体）2022/11/26§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：对于物质B显然6量纲为1用质量分数表示:

2022/11/26量纲为1用质量分数表示:2022/11/227用体积分数表示:

2022/11/26用体积分数表示:2022/11/2282.理气状态方程对理气混合物的应用Mmix混合物的摩尔质量2022/11/262.理气状态方程对理气混合物的应用Mmix混合物的摩尔质量293.道尔顿分压定律分压力:2022/11/263.道尔顿分压定律分压力:2022/11/2210理想气体混合物中某一组分的分压力等于这个组分以同混合物相同的温度和体积单独存在时的压力。——道尔顿定律2022/11/26理想气体混合物中某一组分的2022/11/22114.阿马加定律2022/11/264.阿马加定律2022/11/2212理想气体混合物的总体积等于各个组分以同混合物相同的温度和压力且单独存在时的分体积之和。————阿马加定律2022/11/26理想气体混合物的总体积等于各个组分以同混合2022/11/213例.空气中氧气的体积分数为0.29，求101.325kPa、25℃时的1m3空气中氧气的摩尔分数、分压力、分体积，并求若想得到1摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（将空气近似看成理想气体）2022/11/26例.空气中氧气的体积分数为0.29，求2022/11/2214解：2022/11/26解：2022/11/22152022/11/262022/11/2216§1.3气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压P＝P饱和饱和蒸气压：一定温度下，与液体成平衡的饱和蒸气所具有的压力。液相气相饱和液体饱和蒸气2022/11/26§1.3气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压P＝P17(2)饱和蒸气压与温度有关，同各物质在不同温度下其饱和蒸气压不同（随着温度的升高，饱和蒸气压急速增大）。(1)饱和蒸气压受物质的本性决定(不同物质在同一温度下具有不同的饱和蒸气压)。(3)饱和蒸气压受组成的影响。2022/11/26(2)饱和蒸气压与温度有关，同各物质在不同温度下其饱和蒸气压18当液体的饱和蒸气压同外界压力相等，液体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。当外界压力为101325Pa时的沸点称为正常沸点。2022/11/26当液体的饱和蒸气压同外界压力相等，液体即发生沸腾，此时的温度19在北方，人们为什么在冬季感觉气候干燥，而夏季感觉天气闷热？问：北方冬季的相对湿度一般在30%左右，液体水很容易蒸发为水蒸气；而夏季的相对湿度最高时可达90%，几乎接近饱和蒸气压，这时的水就不容易蒸发为水蒸气。

我们把大气中水蒸气的压力达到其饱和蒸气压时的情况，称为相对湿度（）为100%。

2022/11/26在北方，人们为什么在冬季感觉气候干燥，而夏季问：北方冬季的相20

能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温度。用TC或tC表示。2.临界参数临界温度时的饱和蒸气压称为临界压力，用pC表示。临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界摩尔体积Vm,C。此时的状态为临界状态。TC、pC、Vm,C统称为临界参数。2022/11/26能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温213.真实气体的的p－Vm图及气体的液化临界点T1T5T4TcT3T2pVmT<TcT>TcT=Tc超临界流体

2022/11/263.真实气体的的p－Vm图及气体的液化临界点T1T5T4T22§1.4真实气体状态方程1.真实气体的pVm－p图及波义尔温度2022/11/26§1.4真实气体状态方程1.真实气体的pVm－p图及波23pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm随p的增加而增加；（2）

pVm随p的增加，开始不变，然后增加；（3）

pVm随p的增加，开始先下降，然后再上升。波义尔温度TB。p2022/11/26pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm随p的增加而增加；242.范德华方程pVm=RT是分子间无相互作用力时表观的压力是每摩尔气体分子自由活动的空间2022/11/262.范德华方程pVm=RT是分子间无相互作用力时表观的压力25对于实际气体：①分子间有相互作用力（主要中长程吸引力）

p=p理-p内p内=a/V2mp理=p+a/V2ma：大于0，一般说来分子间引力越大，则值越大，只与气体种类有关，与温度条件无关，单位：2022/11/26对于实际气体：①分子间有相互作用力（主要中长程吸引力）p=26②分子本身占有体积1mol真实气体分子自由活动的空间：1mol分子由于自身占有体积的修正项（为每摩尔真实气体因分子本身占有体积而使分子自由活动空间减小的数值）。是物质本身的一种特性常数，与温度无关，是1mol硬球气体分子本身体积的4倍。单位：——范德华方程：——范德华常数这时范德华方程→理想气体状态方程2022/11/26②分子本身占有体积1mol真实气体分子自由活动的空间：1m27范德华常数与临界参数的关系由于较难测准，一般以求算2022/11/26范德华常数与临界参数的关系由于较难测准，一般以求算2022/283.维里方程式中（括号内的数值趋近于1）分别称为第二、第三、第四维里系数。它们都是温度的函数，并与气体的本性有关。当这时维里方程→理想气体状态方程2022/11/263.维里方程式中（括号内的数值趋近于1）分别称为第二、第三294.其它方程举例（1）R-Kequation(Redlichandkwong)（2）B-W-R(Benedict-Webb-Rubin)方程

（3）贝塞罗（Berthelot）方程

2022/11/264.其它方程举例（1）R-Kequation(R30§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图1.压缩因子真实气体pV=ZnRTZ—压缩因子或

pVm=ZRT对于理气，Z=pVm(理气)/RT=12022/11/26§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图1.压缩因子真实气体31Z<1，Vm(真实)<Vm(理想)，气体易压缩Z>1，Vm(真实)>Vm(理想)，难压缩真实气体Z随温度、压力的种类而变化2022/11/26Z<1，Vm(真实)<Vm(理想)，气体易压缩322.对应状态原理对比参数：Tr=T/TC对比温度pr=p/pC对比压力Vr=V/VC对比体积对应状态原理——各种不同的气体，只要两个对比参数相同，则第三个也相同。不同气体的对比参数相同时，压缩因子也相同。2022/11/262.对应状态原理对比参数：Tr=T/TC对比333.普遍化压缩因子图(略)2022/11/263.普遍化压缩因子图(略)2022/11/2234第一章气体的PVT关系§1.1理想气体的状态方程§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§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图2022/11/26第一章气体的PVT关系§1.1理想气体的状态方程§1.235§1.1理想气体的状态方程1.理想气体的状态方程2022/11/26§1.1理想气体的状态方程1.理想气体的状态方程20236解：例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分子量为29）2022/11/26解：例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分37

不可无限压缩2.理想气体模型理想气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。2022/11/26不可无限压缩2.理想气体模型理想383.摩尔气体常数pVmN2HeCH4p理想气体2022/11/263.摩尔气体常数pVmN2HeCH4p理想气体2022/1139§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：对于物质B显然量纲为1用物质的量分数表示:(x表示气体，y表示液体）2022/11/26§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：对于物质B显然40量纲为1用质量分数表示:

2022/11/26量纲为1用质量分数表示:2022/11/2241用体积分数表示:

2022/11/26用体积分数表示:2022/11/22422.理气状态方程对理气混合物的应用Mmix混合物的摩尔质量2022/11/262.理气状态方程对理气混合物的应用Mmix混合物的摩尔质量2433.道尔顿分压定律分压力:2022/11/263.道尔顿分压定律分压力:2022/11/2244理想气体混合物中某一组分的分压力等于这个组分以同混合物相同的温度和体积单独存在时的压力。——道尔顿定律2022/11/26理想气体混合物中某一组分的2022/11/22454.阿马加定律2022/11/264.阿马加定律2022/11/2246理想气体混合物的总体积等于各个组分以同混合物相同的温度和压力且单独存在时的分体积之和。————阿马加定律2022/11/26理想气体混合物的总体积等于各个组分以同混合2022/11/247例.空气中氧气的体积分数为0.29，求101.325kPa、25℃时的1m3空气中氧气的摩尔分数、分压力、分体积，并求若想得到1摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（将空气近似看成理想气体）2022/11/26例.空气中氧气的体积分数为0.29，求2022/11/2248解：2022/11/26解：2022/11/22492022/11/262022/11/2250§1.3气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压P＝P饱和饱和蒸气压：一定温度下，与液体成平衡的饱和蒸气所具有的压力。液相气相饱和液体饱和蒸气2022/11/26§1.3气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压P＝P51(2)饱和蒸气压与温度有关，同各物质在不同温度下其饱和蒸气压不同（随着温度的升高，饱和蒸气压急速增大）。(1)饱和蒸气压受物质的本性决定(不同物质在同一温度下具有不同的饱和蒸气压)。(3)饱和蒸气压受组成的影响。2022/11/26(2)饱和蒸气压与温度有关，同各物质在不同温度下其饱和蒸气压52当液体的饱和蒸气压同外界压力相等，液体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。当外界压力为101325Pa时的沸点称为正常沸点。2022/11/26当液体的饱和蒸气压同外界压力相等，液体即发生沸腾，此时的温度53在北方，人们为什么在冬季感觉气候干燥，而夏季感觉天气闷热？问：北方冬季的相对湿度一般在30%左右，液体水很容易蒸发为水蒸气；而夏季的相对湿度最高时可达90%，几乎接近饱和蒸气压，这时的水就不容易蒸发为水蒸气。

我们把大气中水蒸气的压力达到其饱和蒸气压时的情况，称为相对湿度（）为100%。

2022/11/26在北方，人们为什么在冬季感觉气候干燥，而夏季问：北方冬季的相54

能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温度。用TC或tC表示。2.临界参数临界温度时的饱和蒸气压称为临界压力，用pC表示。临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界摩尔体积Vm,C。此时的状态为临界状态。TC、pC、Vm,C统称为临界参数。2022/11/26能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温553.真实气体的的p－Vm图及气体的液化临界点T1T5T4TcT3T2pVmT<TcT>TcT=Tc超临界流体

2022/11/263.真实气体的的p－Vm图及气体的液化临界点T1T5T4T56§1.4真实气体状态方程1.真实气体的pVm－p图及波义尔温度2022/11/26§1.4真实气体状态方程1.真实气体的pVm－p图及波57pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm随p的增加而增加；（2）

pVm随p的增加，开始不变，然后增加；（3）

pVm随p的增加，开始先下降，然后再上升。波义尔温度TB。p2022/11/26pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm随p的增加而增加；582.范德华方程pVm=RT是分子间无相互作用力时表观的压力是每摩尔气体分子自由活动的空间2022/11/262.范德华方程pVm=RT是分子间无相互作用力时表观的压力59对于实际气体：①分子间有相互作用力（主要中长程吸引力）

p=p理-p内p内=a/V2mp理=p+a/V2ma：大于0，一般说来分子间引力越大，则值越大，只与气体种类有关，与温度条件无关，单位：2022/11/26对于实际气体：①分子间有相互作用力（主要中长程吸引力）p=60②分子本身占有体积1mol真实气体分子自由活动的空间：1mol分子由于自身占有体积的修正项（为每摩尔真实气体因分子本身占有体积而使分子自由活动空间减小的数值）。是物质本身的一种特性常数，与温度无关，是1mol硬球气体分子本身体积的4倍。单位：——范德华方程：——范德华常数这时范德华方程→理想气体状态方程2022/11/26②分子本身占有体积1mol真实气体分子自由活动的空间：1m61范德华常数与临界参数的关系由于较难测准，一般以求算2022/11/26范德华常数与临界参数的关系由于较难测准，一般以求算2022/623.维里方程式中（括号内的数值趋近于1）分别称为第二、第三、第四维里系数。它们都是温度的函数，并与