气体和等离子体

§2.4气体和等离子体一、理想气体状态方程式1.理想气体特征气体分子没有体积气体分子间没有作用力实际气体在温度不太低，压力不太高的情况下，可近视看作理想气体。理想气体存在吗？第1页，共19页。理想气体状态方程pV=nRTp—压力（Pa）V

—体积（m3）T—热力学温度（K）R=8.314J·mol-1·K-1，

摩尔气体常数气体压力如何产生的？混合气体压力如何产生的？第2页，共19页。2.分压定律（混合气体）p=∑pi混合气体的总压力等于各组分气体分压之和。某组分气体的分压等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。（pi）分压

piV=niRT

pi

/p=ni/n摩尔百分数pV=nRT第3页，共19页。分体积某组分气体的分体积等于该气体单独存在具有与混合气体相同压力时所占有的体积。（Vi）pVi

=niRTVi

/V=ni/nVi

/V——某组分气体的体积分数。V

=∑Vi第4页，共19页。A+BA占1/3p、V、TApA、V、TBpB、V、TA+BA占1/3p、V、TABp、VA、Tp、VB、T第5页，共19页。C、piV=niRTD、pVi=niRT均质层——大气组成几乎不随高度变化而变化。pV=nRT=(m/M)RT带电粒子密度达到一定程度（如＞0.主要是由废气中的SOx和NOx造成的。25km附近存在臭氧层。例：经测定，某计算机用房的室温为25℃，实际水蒸气压力为2.一、理想气体状态方程式（4）活泼的反应性由于等离子体空间富集了离子、电子、激发态的原子、分子及自由基，因此产生相应的高活性物种，易于参加各种化学反应。这类等离子体中，大部分气体粒子仍为中性，电子温度可以高达104K以上，而气体或离子温度却可低到300K~500K。答案：B不对，其他的对。是在低气压、非平衡条件下获得的。D、pVi=niRT温度随高度增加而上升。空气的大致组成：氧气21%，氮气79%例：某混合气体近视为理想气体。下列的气体状态方程式对吗？A、pV=nRTB、piVi

=niRTC、piV=niRTD、pVi=niRT答案：B不对，其他的对。第6页，共19页。pV=nRT=(m/M)RT二、大气的湿度单位体积空气中所含水蒸气的质量。g/m3绝对湿度实际水蒸气压力和同温度饱和水蒸气压力的百分比值。相对湿度m/V=pM/RT第7页，共19页。相对湿度=p(H2O)p﹡

(H2O)×100%例：经测定，某计算机用房的室温为25℃，实际水蒸气压力为2.154kPa,问此机房是否适合于计算机工作？第8页，共19页。三、全球性大气变化——酸雨、温室效应、臭氧层空洞大气圈结构对流层平流层中间层热层／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／地面12km50km85km均质层第9页，共19页。对流层平均厚度12km大气质量的3/4，几乎所有的水气上部气温低，下部气温高。地面1km以内有逆温层。风、雪、雨、霜、雷电第10页，共19页。平流层温度随高度增加而升高。25km附近存在臭氧层。很少发生大气的垂直对流，只能随地球的自转发生平流运动。污染物不易扩散。第11页，共19页。1.酸雨pH＜5.6的酸性降水。主要是由废气中的SOx和NOx造成的。*腐蚀建筑物定义原因危害*使水域和土壤酸化，损害农作物*危害渔业生产（pH小于4.8，鱼类就会消失）煤、油燃烧SO2、NOSO3、NO2H2SO4、HNO3第12页，共19页。2.温室效应全球气候变暖CO2量的增加，被认为是主要原因。CO2占56%，CFC占24%，CH4占11%，N2O占6%冰雪融化，极地变暖，海平面上升，降雨量增加。植物品种打乱，全球疾病的流行。

排放增加植被减少，消耗的CO2少了第13页，共19页。3.臭氧层空洞25km处有3mm厚的臭氧层。保护地球，免遭紫外线辐射(99%的紫外线被吸收)。制冷剂、喷雾剂（氟氯代烃）。臭氧层遭破坏的原因超音速飞机、宇航器排放的废气（NO）光化学反应第14页，共19页。光化学反应机理第15页，共19页。电子、原子、离子、分子或自由基空气的大致组成：氧气21%，氮气79%植物品种打乱，全球疾病的流行。大气圈：人们把由于地心引力而随地球旋转的大气层叫做大气圈。这类等离子体中，大部分气体粒子仍为中性，电子温度可以高达104K以上，而气体或离子温度却可低到300K~500K。对流层：平均厚度10km。V—体积（m3）T—热力学温度（K）一、理想气体状态方程式这类等离子体中，大部分气体粒子仍为中性，电子温度可以高达104K以上，而气体或离子温度却可低到300K~500K。pi/p=ni/nD、pVi=niRTpi/p=ni/n带电粒子密度达到一定程度（如＞0.四、气溶胶在气体中悬浮有固体或液体微粒构成的分散系统称为气溶胶。0.001μm~100μm。云、烟、雾等烟雾事件事件、颗粒吸附、粉尘爆炸。五、等离子体在高温、激光或电磁场等作用下，气体分子电离产生由大量带电粒子和中性粒子所组成的系统，因其总的正负电荷数相等，故称等离子体。第四态）电子、原子、离子、分子或自由基导电性、电中性、与磁场可作用性、活泼的反应性

带电粒子密度达到一定程度（如＞0.1%）第16页，共19页。等离子体及其应用等离子体（Plasma）：带电粒子密度达到一定程度（如＞0.1%）的电离气体。由电子、原子、离子、分子或自由基等粒子组成。基本特性：

（1）导电性由于存在自由电子和带正电荷的离子，所以等离子体有很强的导电性；（2）电中性粒子所带正负电荷总数相等；（3）与磁场可作用性可用磁场控制它的位置、形状和运动，同时带电粒子集体运动又可形成电磁场；（4）活泼的反应性由于等离子体空间富集了离子、电子、激发态的原子、分子及自由基，因此产生相应的高活性物种，易于参加各种化学反应。第17页，共19页。等离子体的分类——依据粒子温度分类设等离子体中离子温度为Ti；中性重粒子温度为Tg；电子温度为Te。宏观温度主要取决于离子温度Ti和中性重粒子温度Tg。当Te=Ti时，称热等离子体或高温等离子体。由于气体分子与电子反复剧烈碰撞，使整个气体与电子温度达到平衡，其温度可达到5

103K~2

104K。这种等离子体一般是在高气压（大气压水平）、平衡条件下获得