大学物理气体

大学物理气体本章作业2026/3/28（Page59）2、4、11、12、13、17~212026/3/28第一章气体1.1概述1.3理想气体1.4真实气体1.2气体分子动理论2026/3/28

1.1概述气态(gas)；固态(solid)；液态(liquid)；等离子体(plasma)；第五态物质的状态1.3理想气体2026/3/281.3.1理想气体模型(idealgasmodel)分子间无吸引力、分子本身无体积的完全弹性质点模型如何理解？2026/3/281、气体是大量分子的集合体（将气体分子当作质点）；2、气体分子不断地做无规则的热运动，均匀分布在整个容器中；3、气体分子在运动过程中的碰撞为完全弹性碰撞。

高温或低压下的气体近似可看作理想气体2026/3/28

1.3.2低压气体的经验定律在较低压力下,保持气体的温度和物质的量不变,气体的体积与压力的乘积为常数。不变(1)Boyle-Marriotte定律2026/3/28(2)Charles-Gay-Lussac定律保持气体的压力和物质的量不变,气体的体积与热力学温度成正比。不变2026/3/28(3)Avogadro定律在相同温度和压力下，相同体积的任何气体，含有的气体分子数相同。不变相同的T，p下1mol任何气体所占有的体积相同。2026/3/28

1.3.3理想气体状态方程注意事项：1、使用时注意单位与R值的配套；2、严格地讲，其只能适用于理想气体。可以用于温度不太低、压力不太高的实际气体（realgas）。2026/3/28摩尔气体常数的准确数值可以由实验测定。在一定温度下时，当同一数值p/MPaN2HeCH4pVm/J·mol-1理想气体例：测

300K

时，N2、He、CH4，

pVm

-p关系，作图

p0时：

pVm=

2494.35J

mol-1

R

=

pVm

/T

=

8.3145Jmol-1

K-1

1.3.3理想气体状态方程2026/3/28在压力趋于0的极限条件下，各种气体的行为均服从pVm=

RT

的定量关系，R是一个对各种气体都适用的常数。

1.3.3理想气体状态方程2026/3/28

1.3.4理想气体混合物1.混合物组成表示法2.Dalton分压定律3.Amagat分体积定律2026/3/28

1.3.4理想气体混合物气体混合物若干种气体混合在一起，形成均匀的气体混合物2026/3/28

1.3.4.1混合物组成表示法1.B的摩尔分数称为B的摩尔分数或物质的量分数单位为1混合物中所有物质的量的加和表示气相中B的摩尔分数2026/3/28

1.3.4.1混合物组成表示法2.B的体积分数称为B的体积分数单位为1混合前纯B的体积混合前各纯组分体积的加和2026/3/28

1.3.4.1混合物组成表示法3.B的质量分数称为B的质量分数单位为1B组分的质量混合物中所有物质质量的加和2026/3/28

1.3.4.2Dalton分压定律B的分压等于相同T，V下单独存在时的压力总压等于相同T，V下，各组分的分压之和Dalton分压定律原则上只适用于理想气体2026/3/28

1.3.4.3Amagat分体积定律在相同的温度T和总压力p的条件下

V，p是系统的总体积和压力，Amagat分体积定律原则上只适用于理想气体2026/3/28

1.4真实气体2.液体的饱和蒸气压3.临界状态4.真实气体的p-Vm图5.真实气体的状态方程1.真实气体的压缩因子和Boyle温度6.对比态定律7.压缩因子图8.分子间作用力1.4.1真实气体的压缩因子和Boyle温度2026/3/281.压缩因子（Thecompressibilityfactor）Z=1，idealgasesZ＞1，难被压缩Z＜1，易被压缩2.TheBoyletemperature(TB)2026/3/28

温度T一定时，理想气体的pVm与压力无关，但真实气体的pVm与压力有关。在同一温度、不同气体，或同一气体、不同温度的情况下，pVm

-p曲线都有左图所示三种类型。(1)pVm

随

p增加而上升；(2)pVm

随

p增加，开始不变，然后增加(3)pVm

随

p增加，先降后升。p

pVm图1.4.1气体在不同温度下的pVm－p

图T>TBT=TBT<TB2026/3/28对任何气体都有一个特殊温度-波义尔温度

TB，在该温度下，压力趋于零时，pVm-p等温线斜率为零。DefinitionoftheBoyletemperature2026/3/28T>TB

：p增加，pVm增加，对应于上图；T=TB

：p增加，pVm开始不变，后增加，对应于中图；T<TB

：p增加，pVm先下降，后增加，对应于下图。ppVm图1.4.1气体在不同温度下的pVm－p

图T>TBT=TBT<TB2026/3/28

1.4.2液体的饱和蒸气压在密闭容器内,蒸发与凝聚速率相等时,在一定温度下,这时蒸气的压力,称为达气-液平衡,该温度时的饱和蒸气压饱和蒸气压是物质的性质2026/3/28

1.4.3临界状态临界温度在该温度之上无论用多大压力,都无法使气体液化临界状态气-液界面消失,混为一体临界参数高于称为超临界流体超临界流体2026/3/28

1.4.4真实气体的p-Vm图pglT1<T2<Tc<T3Criticalpoint2026/3/28

1.4.4真实气体的p-Vm图pglC为临界点2026/3/28

1.4.5真实气体的状态方程1.vanderWaals方程2.从临界参数求a,b值3.vanderWaals方程的应用4.Virial型方程2026/3/28

1.4.5.1vanderWaals方程荷兰科学家vanderWaals对理想气体状态方程作了两项修正：（1）1mol分子自身占有体积为

b（2）1mol分子之间有作用力，即内压力vanderWaals方程为：2026/3/28

1.4.5.1vanderWaals方程vanderWaals方程为：或a，b

称为vanderWaals

常数a的单位：b的单位：Vanderwalls气体的Boyle温度2026/3/282026/3/282026/3/28

1.4.5.2从临界参数求a,b值vanderWaals方程改写为：2026/3/282026/3/28

1.4.5.3

vanderWaals方程的应用(2)已知的值，(1)计算等温线气-液平衡线出现极大值和极小值

找出真实气体之间的关系2026/3/28

1.4.5.4Virial

方程式中：

称为第一、第二、第三、Virial系数1.4.5.5其它方程2026/3/281、显压型p=f(T,V,n)(1)ThevanderWallsequationofstate2026/3/28(2)TheDietericiequationofstate(3)TheBerthelotequationofstate2026/3/282、显容型V=f(T,p,n)TheCallendarequationofstate1.4.6对比态定律（Lawofcorrespondingstate)2026/3/281.β,π,τReducedpressureReducedvolumeReducedtemperature2026/3/282.VanderWaals’sequationofcorrespondingstate3.Thelawofcorrespondingstate2026/3/28应用:1、处于相同对比状态的不同气体具有相同的物理性质，如粘滞性、折光率等。2、处于相同对比状态的气体具有大致相同的Z和Zc。2026/3/281.4.7

Compressibilityfactorchart压缩因子示意图Z0.21.03.0pr10.110Tr=1.01.031.051.42.0150.90.80.7152.01.41.051.031.02026/3/28Example计算在-88℃及44.7atm时，1mol氧气的体积。（查表得）2026/3/28Answer查图得Z=0.802026/3/281.