理科物理化学章气体课件.ppt

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1、第一章 气体,第一章 气体,1.1 气体分子动理论(自学),1.2 摩尔气体常数(R),1.3 理想气体的状态图,1.4 分子运动的速率分布(自学),1.5 分子平动能的分布(自学),1.6 气体分子在重力场中的分布(自学),1.7 分子的碰撞频率与平均自由程(自学),1.8 实际气体,1.9 气液间的转变,1.10 压缩因子图,*1.11 分子间的相互作用力(自学),1.1 气体分子动理论,1.理想气体的状态方程,是压力,单位为 Pa,是体积,单位为,是物质的量,单位为,是摩尔气体常数,等于,是热力学温度,单位为 K,续,2. 理想气体的定义及微观模型定义: 在任何温度、压力下均服从理想气体

2、状态方程的气体。微观模型: 1)分子之间无相互作用力。2)分子本身不占有体积。,续,3.Dalton(道尔顿)分压定律即:混合气体总压P为各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力 PB 的总和。对于理想气体:总压 P(na+nb+nc+) na+nb + nc+ nB 即 P PB分压力 PB= y B P 对理想气体 PB nB RT/V,续,4.Amagat(阿马格)分体积定律混合气体中任一组分B的分体积VB :是所含 nB 的 B 单独存在于混合气体的温度、总压力条件下占有的体积。阿马格定律:混合气体的总体积等于各组分的分体积的总和。 即 V = VB . 分体积 VB = y

3、B V 对理想气体 VB= nB R T /P 对真实气体不适用。,1.2 摩尔气体常数(R),图1.4(a),1.2 摩尔气体常数(R),图1.4(b),1.3 理想气体的状态图,在p,V,T的立体图上,所有可作为理想气体的都会出现在这曲面上,,并满足,这理想气体的状态图也称为相图。,1.8 实际气体,实际气体的行为,van der Waals 方程式,其他状态方程式,小问题,以下什么情况下,实际气体更接近于理想气体?A. 低温高压 B. 低压高温C. 高温高压D. 低压低温,实际气体的行为,压缩因子的定义,理想气体,实际气体,实际气体的压缩因子随压力的变化情况,Z,氮气在不同温度下压缩因子

4、随压力的变化情况,Z,van der Waals 方程式,van der Waals 方程式,高温时,忽略分子间的引力(忽略含a的项),低温时,压力又比较低,忽略分子的体积(含b项),当压力增加到一定限度后,b的效应越来越显著,又将出现 的情况。这就是在Boyle温度以下时, 的值会随压力先降低,然后升高。,求Boyle 温度,其他状态方程,气体状态方程通式,常见气体状态方程,Virial型,显压型,显容型,式中A,B,C , 称为第一、第二、第三Virial系数,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,van der Waals 方程式的等温线,气体与液体的等温线,对比状态与对比状态

5、定律,CO2的pVT图,即CO2的等温线,21.5,13.1,气体与液体的等温线,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,气体与液体的等温线,CO2的pVT图,又称为CO2的等温线,(1)图中在低温时,例如21.5的等温线,曲线分为三段,(2)当温度升到30.98时,等温线的水平部分缩成一点,出现拐点,称为临界点。在这温度以上无论加多大压力,气体均不能液化。,(3)在临界点以上,是气态的等温线,在高温或低压下,气体接近于理想气体。,van der Waals 方程式的等温线,(4),(2),van der Waals 方程式的等温线,1。曲线(1)在临界点以上,有一个实根两个虚根,2。

6、曲线(2)在临界点,有三个相等的实根,3。曲线(3)在临界点以下,有三个数值不同的实根,如b,c,d 点,处于F点的过饱和蒸气很不稳定,易凝结成液体,回到气-液平衡的状态。,van der Waals 方程式的等温线,临界点是极大点、极小点和转折点三点合一,有:,van der Waals 方程式的等温线,对比状态和对比状态定律,代入,对比状态和对比状态定律,定义:,代入上式,得van der Waals 对比状态方程,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算,对于理想气体,任何温度、压力下,对于非理想气体,表示实际气体不易压缩,表示实际气体极容易压缩,Z 被称为压缩因子, Z 的数值与温度、压力有关,不同气体在相同的对比状态下,压缩因子 Z 的数值大致相同,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算,压缩因子图,压缩因子图的使用方法,Z,Pr,Tr=1.0,2,0.3,由Tr=1.0, Pr=2 , 查出Z=0.3,

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