理想气体状态方程

1、热气球,00-7-22,2,在气液固三种聚集状态中, 气体最容易用分子模型进行研究. 在物质的众多宏观性质中, p, V, T三者意义明确, 易于测量. 下列函数关系称为状态方程: f ( p, V, T, n ) = 0 气体具有易压缩性, 体积受压力和温度的影响很大.,气体分子的无规则运动NH3(g)和HCl(g)在空中化合成NH4Cl(s),高氯酸铵分解放出大量气体, 用于作火箭推进剂,引言,00-7-22,3,Amedeo Avogadro (1776 1856) an Italian,Robert Boyle (1627 1691) Born in Ireland,Joseph Ga

2、y-Lussac (1778 1850) Frenchman,气体理论的三位奠基者:,理想气体状态方程,00-7-22,4,波义尔定律 pV = 常数 (n, T 恒定),烧杯里的铅的重量增加, 针管里的气体体积减小,随着烧瓶里的气体被抽出, 药用蜀葵内含的气体体积膨胀,玻义尔 J 管,理想气体状态方程,波义耳定律的一个应用 气压水井,00-7-22,5,盖 吕萨克定律 V / T = 常数 (n, p 恒定) 阿伏加德罗定律 V / n = 常数 (T, p 恒定),气球在液氮冷却作用下体积减小,理想气体状态方程,理想气体状态方程: 上述三经验定律相结合, 得到,pV = nRT,式中 R

3、为摩尔气体常数, 单位 Jmol1 K1 .,00-7-22,6,理想气体模型,任何物质内部分子之间都存在着相互作用. 吸引力(范德华力): 产生于永久偶极, 诱导偶极及色散效应. 排斥力: 产生于两个分子的电子云之间和原子核之间. 按兰纳德-琼斯理论, 两个分子间的排斥作用和吸引作用分别与距离r 的12次方和6次方成反比, 总的作用势能为:,两分子相距较远时, 势能几乎为零; 随着r 减小, 吸引力逐渐增强, 势能逐渐下降; 当r 减至r0时, 吸引作用达到最大, 势能降到最低值; r 进一步减小, 势能增大, 排斥力急剧增大. 当r =时, 势能恰好为零.,00-7-22,7,理想气体:

4、凡在任何温度, 压力下均服从理想气体状态方程的气体称为理想气体. 理想气体的两个特征: (1)分子本身必定不占有体积; (2)分子间无相互作用.,解释: (1) T 恒定时, pVm = 常数, 意味着 p , Vm 0. (2) p = (n/V)RT, 表明在恒温下, 气体分子碰撞器壁的压力与分子数密度成简单的比例关系, 可见每一分子碰撞器壁的动量变化不受气体密度(或气体分子间距)的影响, 而这只有在分子间没有相互作用时才有可能.,理想气体状态方程近似适用于低压实际气体. 易液化气体的适用压力范围较窄, 难液化气体则相对较宽.,理想气体模型,00-7-22,8,R = pVm/T 只适用于理想气体, 故不能从任意条件下的实际气体的实测 pVT 数据求得.,理想气体在273.15K时的 pVm = 2271.11 Jmol1 ; 各种实际气体的pVm