华南理工大学物理化学课件1.ppt

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1、上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-21第一章 气体的PVT关系1.1 理想气体的状态方程1.2 理想气体混合物1.3 气体的液化及临界参数1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.1 理想气体的状态方程pV=nRT R= = 8.3151.1.理想气体的状态方程理想气体的状态方程nTpVR 111133KmolJ KmolmPaKmolmPaR上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.1 理想气体的状态方程1.1.理想气体的状态方程理想气体的状态方程也可以写为也可以写为 pVm=RT 因为因为 Vm=V/nRTMmpV 或上一

2、内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.1 理想气体的状态方程例：计算例：计算25，101325Pa时空气的密度。时空气的密度。（空气的分子量为（空气的分子量为29）解：解：33mmol 87.40 mmol 2515.273315. 8101325RTpVn33mkg 1.185mg 2987.40MVnd空气上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-21 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2.2.理想气体的模型理想气体的模型 不可无限压缩不可无限压缩分子势能曲线分子势能曲线0 00 0r rE E0 0上一内容下一内容回主目录O返回20

3、23-3-211.1 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，理想气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。分子本身无体积。可无限压缩上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.1 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理想气体的状态方程是理想气体的宏观外在表现观外在表现 理想气体的微观模型反映了理想气体理想气体的微观模型反映了理想气体的微观内在本质的微观内在本质 理想气体是真实气体在理想气体是真实气体在 p 0 情况下的情况下的极限状态。极限状态。上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.1 理想气体的状态方程 真实气体并不严格符合理想气体

4、状态方真实气体并不严格符合理想气体状态方程，也就是说真实气体在方程程，也就是说真实气体在方程 pV=nRT 中的中的R不为常数。不为常数。真实气体只在温度不太低、压力不太高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。的情况下近似符合理想气体状态方程。上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物1.混合物组成表示：混合物组成表示： 用物质量的分数表示用物质量的分数表示: (x表示气体，表示气体，y表示液体表示液体）nnnnyxBAABBB 或对于物质对于物质B B1BBx1 BBy显然显然量纲为量纲为1上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-

5、211.2 理想气体混合物量纲为量纲为1mmmmwBAABB1BBw 用质量分数表示用质量分数表示: : 上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物 用体积分数表示用体积分数表示: : 和混合前各纯组分体积总体积混合前纯B量纲为量纲为1 1A* Am,A*B m,BBVxVx显然显然1BBA* Am,A*B m,BVnVn上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物2.理气状态方程对理气混合物的应用理气状态方程对理气混合物的应用nRTpV RTnBBBBBmixMyMRTMmpVmixMmix混合物的摩尔质量混合物的摩尔质量上一内容下一内容

6、回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物BBmmBBBMynBBBmix MynmMBBBmnmixnM上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物3.道尔顿分压定律pB = yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V 所以所以 pB=nBRT/VppypBBBB上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物 理想气体混合物中某一组分的分压力等于这个组分以同混合物相同的温度和体积单独存在时的压力。pypyp22NOpyp22OOpyp22NN上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物4.

7、阿马加定律（分体积定律）B*BVVpRTnVB*BBB*BBBBVpRTnpRTnpnRTV上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物 理想气体混合物的总体积等于理想气体混合物的总体积等于 等于各个组分等于各个组分以同混合物相同的温度和压力单独存在时的分以同混合物相同的温度和压力单独存在时的分体积之和。体积之和。22NOVVV2OV2NV上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物例例. 空气中氧气的体积分数为空气中氧气的体积分数为0.29，求，求101.325kPa、25时的时的1m3空气中氧气的空气中氧气的摩尔分数、分压力、分体积，并求

8、若想摩尔分数、分压力、分体积，并求若想得到得到1摩尔纯氧气，至少需多少体积的空摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（将空气近似看成理想气体）气。（将空气近似看成理想气体）上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物29. 022222OOOOOVVRTpVRTpVnnyPa 25.2938422OOpyp3OOm 29. 022VV解：解：上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.2 理想气体混合物mol 493mol 290122OO.ynn33m 0850m 10132525152733158493.pnRTV上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-2

9、11.3 气体的液化及临界参数1. 液体的饱和蒸气压液体的饱和蒸气压 液体蒸发的速度和气体凝结的速度相液体蒸发的速度和气体凝结的速度相等时的蒸气压力。等时的蒸气压力。PP饱和饱和PP饱和饱和PP饱和饱和上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.3 气体的液化及临界参数 液体的饱和蒸气压同温度有关，温度不液体的饱和蒸气压同温度有关，温度不同，饱和蒸气压不同。同，饱和蒸气压不同。 当液体的饱和蒸气压同外界压力相等当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液液体即发生沸腾，此时的温度即为体即发生沸腾，此时的温度即为沸点沸点。 当外界压力为当外界压力为101325Pa时的沸点称为时的沸点称为正正常沸

10、点常沸点。上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.3 气体的液化及临界参数2.临界参数临界参数 能够使气体液化的最高温度称为此气体能够使气体液化的最高温度称为此气体的的临界温度临界温度。用。用TC或或 tC表示。临界温度是表示。临界温度是气体的一个特性参数，不同的气体具有不气体的一个特性参数，不同的气体具有不同的临界温度。同的临界温度。 如氧气的临界温度为如氧气的临界温度为118.57，氮气，氮气的临界温度为的临界温度为147.0 。上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.3 气体的液化及临界参数 临界温度时的饱和蒸气压称为临界温度时的饱和蒸气压称为临界压力临界压力，用

11、用pC表示。表示。 临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界温度和临界压力下的摩尔体积为临临界摩尔体积界摩尔体积Vm,C 。 此时的状态为此时的状态为临界状态临界状态。TC、pC、Vm,C统称为统称为临界参数临界参数上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.3 气体的液化及临界参数3. 真实气体的的真实气体的的pVm图及气体的液化图及气体的液化临界点T1T5T4TcT3T2pVm上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.5 对应状态原理及普遍化压缩因子1. 压缩因子压缩因子RTpVZ)(m真气真实气体真实气体 pV=ZnRT Z压缩因子压缩因子或或 pVm=ZRT Z 1，Vm

12、(真实真实)1，Vm(真实真实) Vm (理想理想)， 难压缩难压缩 真实气体真实气体 Z 随温度、压力的种类而变化随温度、压力的种类而变化对于理气，对于理气， Z =pVm(理气理气)/RT=1)()(理气真气mmVVZ 上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.5 对应状态原理及普遍化压缩因子Argon CompressibilityT=273 KZ = pVm/RTattractiverepulsive0.00.51.01.52.02.502004006008001000pressure (atm)ZZ = pVm/RT attractive repulsive 上一内容下一内容回主目录O返回2023-3-211.5 对应状态原理及普遍化压缩因子2. 对应状态原理对应状态原理对比参数：对比参数：Tr = T / TC 对比温度对比温度 pr = p / pC对比压力对比压力Vr = V / VC对比体积对比体积对应状态原理对应状态原理各种不同的气体，只要各种不同的气体，只要两个对比参数相同，则第三个也相同。两个对比参数相同，则第三个也相同。不同气体的对比参数相同时，压缩因子也不同气体的对比参数相同时，压缩因子也相同。相同。