1.理解和会用理想气体状态方程.ppt

第一章 气体的pVT性质 基本要求： 1.理解和会用理想气体状态方程（包括 混合物） 2.理解范德华方程 3.理解饱和蒸气压、临界状态、临界参数、 对比参数的概念 4.理解对应状态原理 第一章 气体的 pVT 性质 物理化学中主要讨论气体的状态方程： n 确定：f ( p, V, T ) = 0 n 不确定：f ( p, V, T, n ) = 0 2. 理想气体模型 (1)据pV=nRT ，n、T一定时，p→∞ ，V→0 说明：分子本身不占体积 (2)据p=nRT/V，T一定时，p与n/V成正比 说明：分子间无相互作用力 理想气体也可以这样定义： 在任何条件下，严格服从pV=nRT的气体为理 想气体。 （低压气体）p?0 ? 理想气体 * * 第一章 气体的 pVT 性质 物质的聚集状态 气体 液体 固体 V 受 T、p 的影响很大相同体积下所含物质的量受T 和p 影响 V 受 T、p的影响较小 联系 p、V、T 之间关系的方程称为状态方程 有的还列有等离子体、超临界流体 理想气体（科学抽象） 实际气体 气体 1.理想气体模型 （1）分子间力 吸引力 排斥力 分子相距较远时，表现为相互吸引，主要是范德华引力； 分子相距较近时，泡利排斥作用。 E吸引 ? －1/r 6 E排斥 ? 1/r n §1.1 理想气体状态方程 Lennard-Jones理论：n = 12 式中：A－吸引常数；B－排斥常数 E 0 r0 r 分子间势能图 2.理想气体状态方程 1.低压气体定律： （1）玻义尔定律(R.Boyle,1662): pV ＝ 常数 （n , T 一定） （2）盖.吕萨克定律(J.G Lussac,1808)： V / T ＝ 常数 (n, p 一定) （3）阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811)： V / n ＝ 常数 (T, p 一定) 以上三式结合 理想气体状态方程 pV = nRT 单位：p ? Pa V ? m3 T ? K n ? mol R ? J ? mol-1 ? K-1 R ? 摩尔气体常数， 其值为8.314510 J ? mol-1 ? K-1 理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT 将ρ=m/V 代入，p=ρRT/M ρ为密度：kg·m-3，M 为摩尔质量：kg · mol-1 当n =1mol 时， pV = (m/M)RT ∵ ∴ 例：用管道输送天然气，当输送压力为200 kPa，温度为25 oC时，管道内天然气的密度为多少？假设天然气可看作是纯的甲烷。 解： M甲烷 ＝ 16.04×10-3 kg ·mol-1 3. 摩尔气体常数 R R 是通过实验测定确定出来的 例：测300 K时，N2、He、CH4，pVm ~ p 关系，作图 p / MPa pVm/ J·mol-1 N2 He CH4 p?0时： pVm= 2494.35 J?mol-1 R =pVm/T=8.3145 J?mol?K-1 在压力趋于0的极限条件下，任何气体的行为均服从 pVm= RT 的定量关系，R 是一个对各种气体都适用的常数 §1.2 理想气体混合物 1. 混合物的组成 1) 摩尔分数 x 或 y 显然 ?xB =1 ,?yB =1 本书中：气体混合物的摩尔分数一般用y表示 液体混合物的摩尔分数一般用x表示 xB(或yB) nB / ?nA （单位为1） def 3) 体积分数?B ?B def xB V *m,B / ? xB V *m,B （单位为1） ? ? B = 1 （V *m为混合前纯物质的摩尔体积） 2) 质量分数wB wB def mB / ? mB （单位为1） ? wB = 1 2.理想气体状态方程对理想气体混合物的应用 任何理想气体的分子间都没有作用力，分子本身又都不占体积，所以理想气体的 pVT 性质与气体的种类无关。当一种理想气体的部分分子被另一种或几种同量的理想气体分子置换后，形成的混合理想气体时，其pVT 性质并不改变，只是理想气体状态方程中n变为各种气体的物质的量的和。 即 ： pV = nRT = (? nB)RT 及 pV = (m/Mmix)RT 式中：m ? 混合物的总质量