物理化学01章_气体

1、2020/6/19,华南理工大学,物理化学,主讲：化学与化工学院 张震 电话：33017558,2020/6/19,1.1 理想气体的状态,1.3 理想气体的状态图,1.6 气液间的转化气体的液化,第一章 气体,1.1 气体分子动理论,1.2 摩尔气体常数,1.4 理想气体混合物,1.5 实际气体,2020/6/19,1.1 理想气体的状态方程,pV=nRT,R= 8.3145,1.理想气体的状态方程,2020/6/19,1.1 理想气体的状态方程,1.理想气体的状态方程,也可以写为 pVm=RT 因为 Vm=V/n,2020/6/19,1.1 理想气体的状态方程,例：计算25，101325P

2、a时空气的密度。（空气的摩尔质量为29 gmol-1）,解：,2020/6/19,真实气体微观模型：分子间有相互作用，分子本身有体积。,1.1 理想气体的状态方程,2.理想气体的模型,2020/6/19,1.1 理想气体的状态方程,理想气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。,2020/6/19,1.1 理想气体的状态方程,理想气体的状态方程是理想气体的宏观外在表现 理想气体的微观模型反映了理想气体的微观内在本质,2020/6/19,1.2 摩尔气体常数,真实气体并不严格符合理想气体状态方程 pV=nRT 也就是说 R = pV/nT = pVm/T 中的R不为常数。,2020/6/1

3、9,1.2 摩尔气体常数,CO2在不同温度下的实验结果,2020/6/19,1.2 摩尔气体常数,在同一温度下不同气体的实验结果,2020/6/19,1.2 摩尔气体常数,真实气体只在温度不太低、压力不太高的情况下近似符合理想气体状态方程。 理想气体是真实气体在 p 0 情况下的极限状态。,2020/6/19,1.3 理想气体的状态图,p1V1/T1 = p2V2/T2,等压时，得等压线（isobar),pV= nRT,等温时，得等温线（isotherm),2020/6/19,1.4 理想气体混合物,1.混合物组成表示： 用物质量的分数表示: (x表示液体，y表示气体）,对于物质B,显然,单位

4、为1,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,单位为1,用质量分数表示:,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,用体积分数表示:,单位为1,显然,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,2.理气状态方程对理气混合物的应用,Mmix混合物的摩尔质量,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,3.道尔顿(Dalton)分压定律 （书18页）,pB = yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V 所以 pB=nBRT/V=(nB/n) nRT/V,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,理想气体混合物中某一组分的分压等于

5、这个组分以与混合物相同的温度和体积单独存在时的压力。,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,4.阿马格(Amagat)定律（分体积定律）（19页）,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,理想气体混合物的总体积等于各个组分以与混合物相同的温度和压力单独存在时的分体积之和。,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,例题 空气中氧气的体积分数为0.29，求101.325kPa、25时的1 m3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）,2020/6/19,1.4 理想气体混合物,解：,2020/6/19,1.4 理

6、想气体混合物,2020/6/19,1.5 实际气体,1. 实际气体和压缩因子,真实气体 pV=ZnRT Z压缩因子,或 pVm=ZRT,Z 1，Vm(真实) Vm (理想)， 难压缩 真实气体 Z 随温度、压力的不同而变化,对于理气， Z =pVm(理气)/RT=1,2020/6/19,1.5 实际气体,Argon Compressibility T=273 K,Z = pVm/RT,attractive,repulsive,2020/6/19,1.5 实际气体,2. 范德华(van der Waals)方程,a和b为修正因子，不同的气体其修正因子不同。,2020/6/19,1.6 气液间的转

7、变气体的液化,1. 液体的饱和蒸气压 液体蒸发的速度和气体凝结的速度相等时的蒸气压力。,2020/6/19,1.6 气液间的转变气体的液化,液体的饱和蒸气压与温度有关，温度不同，饱和蒸气压不同。,当液体的饱和蒸气压与外界压力相等，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。,当压力 p饱和时，气体液化。,2020/6/19,1.6 气液间的转变气体的液化,2.临界参数 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。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-118.57，氮气的临界温度为-147.0。 液态氧的沸点：-182.96 ，液氮的沸点： -196,2020/6/19,1.6 气液间的转变气体的液化,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,2020/6/19,1.6 气液间的转变气体的液化,3. 真实气体的的pVm图及气体的液化,Vm,2020/6/19,1.6 气液间的转变气体