物理化学：气体的pVT关系.ppt

1、1，0.1物理化学是无处不在的学科，化学是自然科学中的重要学科，是研究物质的组成、性质和变化的科学。化学研究的内容涵盖了物质科学和分子科学的几乎所有方面，因此近年来开始被称为“中心和学”。物理化学是化学的理论基础。一般用物理的原理和方法研究化学最基本的定律和理论，因为研究的是各化学分支普遍适用的理论问题，所以物理化学被称为理论化学。简介，2，物理化学形成于19世纪下半叶。当时资本主义在蒸汽机的带动下进入了快速行进的轨道，科学和技术都在牙齿时期高度发展，包括自然科学的许多科系、物理化学在内的许多学科在牙齿时期发展和建立。18世纪中期，罗蒙诺索夫首先提出了物理化学这个词。1887年，Ostwald

2、和Vant Hoff成立。此后，“物理化学”一词逐渐被普遍采用。3，化学从一开始就与工业生产、国民经济密切相关。示例：钢铁冶炼；煤燃烧产生能带动蒸汽机运转的能量。促进人类历史发展的这些重要动力都是通过化学反应实现的。人们最关心的化学问题：如何通过化学反应生产产品和获取能源？这就是物理化学研究的基本问题。4，经典物理化学的核心是化学热力学和化学力学。热力学第一定律能量转换守恒定律。可用于计算化学反应在特定条件下进行时释放或吸收的能量。对热力学第二定律过程方向和界限的判定。可以用来计算化学反应的方向和限制，反应的最终转化率是多少。化学动力学是研究化学反应率的科学。揭示化学反应的进展速度，研究影响反

3、应速度的因素，帮助人们经济上利用化学反应生产产品或获取能源。5，物理化学自成立以来广泛用于产业生产和科学研究，起到了巨大的理论地图作用。第二次世界大战以来石油工业迅速发展，物理化学促进了催化剂、表面化学、电化学等领域的发展和应用。相反，产业技术及其他学科的发展，尤其是电子技术及各种物理测试手段的出现，反而大大促进了物理化学的发展。人类对自然界的好奇心和探索是无穷的。人们在宏观上不能满足对化学反应规律的认识，在微观上努力探索和查明化学变化的内在原因。检测了分子、原子的结构、运动和化学反应的关系，促进了物理化学的另一个分支结构学和量子力学的发展。6，量子力学的发展不仅进一步加深了对微观世界的认识，

4、还彻底改变了世界的面貌，引起了历史上任何理论都比不上的技术革命。原子力、电脑技术、新材料、新能源技术和信息技术从根本上与量子理论密切相关。化学、物理、材料、生物、医药等几乎所有学科广泛使用的现代频谱、能源频谱等尖端分析技术都基于量子力学。人们赞扬机器的精密性和技术的先进性时，往往忘记它源于物理化学的巨大贡献。有人高呼物理化学已经“消失在无处不在的学科中”。7，如何将宏观和微观世界联系起来？统计热力学在微观层面阐明了热力学、力学的基本定律和热力学函数的本质、化学系统的性质和行为，大大加深了对物质本质和化学过程的认识，同时也为使计算化学飞速发展，使人们通过计算替代实验实现研究化学的梦想奠定了基础，

5、打开了大门。，8，化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学形成了物理化学的四大基础，第一章气体的pVT关系第二章热力学第三章热力学第二定律第四章多组分热力学第五章化学平衡第六章，第七章传记化学第八章量子力学基础第九章统计热力学第十章介面现象第十一章化学动力学第十二章胶体化学，第九章物理化学已经成为无处不在的学科，成为所有与化学相关的人的共同语言。0.2学习物理化学的要求和方法，(1)站在学科的高度，看物理化学的主线。(2)认真对待所有具体的基本概念和公式整理。(3)要理解物理化学解决实际问题的科学方法。10，0.3物理量表示和运算，1)物理量x包含数字和单位示例。T 298 K p 101.

6、325 kPa当量尺寸可用，运算，11，lnx，ex的x是物理量除以单位的纯x x x/x。范例：LNP LN 3。价值计算，第12章气体的pVT关系，13，V受T，P的影响很大，连接P，V，T之间关系的方程称为状态方程，V对T，P的影响很小，14，1.1以上气体状态方程P特定)，(3)阿伏加德单位理想气体定义：pV=nRT遵循的气体是理想气体，或理想气体模型遵循的气体是理想气体，16，以上气体状态方程也可以用pVm=RT pV=(m/M)RT表示，可以徐璐计算p，v，t，n，将天然气看作纯甲烷，分析：M甲烷16.04103千克mol-1，17，2。理想气体模型，(1)分子间作用力，E吸引1/

7、r 6 E排斥1/r n，18，(2)理想气体模型，A) B)分子本身不占用体积。(低压气体)p 0以上气体，例如，300 K测量中N2，He，CH4 pVm p关系，映射，P0点：PVM=2494.35 JMOL-1，R所以：R是应用于各种气体的常数，19，1混合物的构成，(1)摩尔分数X或Y，(尺寸1)，显然XB=1，YB=1，20，(；理想气体分子间没有相互作用，分子本身不占体积，因此理想气体的pVT性质与气体的种类无关，因此一种以上气体的部分分子被另一种理想气体分子所取代而形成的混合理想气体的pVT性质不变。只是理想气体状态方程的N牙齿现在总物质的量。21，所以平均摩尔质量意味着混合物

8、的平均摩尔质量等于混合物中每种物质的摩尔质量与摩尔分数的乘积之和。22，3。道尔顿定律，混合气体(包括理想和非理想气体)的分压定义：格式：PB气体的分压，P混合气体的总压力，yB=1，p=pB，混合理想气体：即理想混合气体的道尔顿分压定律，23，是要获取去除水蒸气的1 kmol干烃的混合气体，必须(1)获取从湿气混合物中去除水蒸气的物质量。(2)所需湿烃混合气体的初始体积。(2)请求湿式碳氢混合气体的初始体积V，pB=3.167 kPa，公式，可用：(1)湿式碳氢混合气体的碳氢混合(a)和水蒸气(b)的分压分别为PP以上气体混合气体的总体积V等于每个组成体积VB*的和V=VB*为：也就是说，理

9、想气体混合物的总体积V等于每个组B在相同温度T和总压力P条件下占用的分割体积VB*的总和。Amag定律，25，Amaga定律表明理想气体混合物的体积有合成，在相同温度和压力下混合的总体积等于混合前每个成分的体积之和。2定律的组合是：道尔顿定律和亚玛格定律严格地应用于理想气体混合物，但几乎也可以应用于低压下的实际气体混合物。压力高时分子间的相互作用不可忽视，混合前后气体的体积大部分可以变化，同时混合气体的分子间相互作用不同于同种分子，情况会更加复杂。牙齿时道尔顿定律和亚玛加定律不再适用，需要引入一些摩尔量的概念，相关内容将在第四章详细介绍。26，1.3气体的液化和临界参数，1 .液体的饱和蒸汽压

10、，理想气体不液化(因为没有分子间的相互作用力)，实际的气体液体称为饱和液体。压力称为饱和蒸气压。图1.3.1气液平衡图表，27，饱和蒸汽压是温度的函数，表1.3.1水，乙醇，苯是徐璐不同温度下饱和蒸汽压，饱和蒸汽压外压时的温度称为沸点饱和蒸汽压101.325kPa的温度为正常沸点，28，T，临界温度Tcp*=f (T) T，p*，临界压力PC :是在临界温度下液化气体所需的最小压力临界摩尔体积Vm，c: Tc，PC中物质的摩尔体积3。实际气体的p-Vm图和气体的液化，三个茄子区域：T Tc T Tc T=Tc，图1.3.2实际气体p-Vm等温线图表，31，图1.3.2实际气体p-Vm等温线图表，图1.3.2 Gl，Vm，g 1332气体不再是液体，等温线是光滑的曲线。lcg虚线内部：气液两相共存区域lcg虚线外部