大学物理章气体.ppt

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1、2023/3/1,物理化学（第五版）上册电子课件,第一章 气体,本章作业,2023/3/1,（Page 59）2、4、11、12、13、1721,2023/3/1,第一章 气体,1.1 概述,1.3 理想气体,1.4 真实气体,1.2 气体分子动理论,2023/3/1,1.1 概述,2023/3/1,1.3 理想气体,1.3.1 理想气体模型(ideal gas model),分子间无吸引力、分子本身无体积的完全弹性质点模型,如何理解？,2023/3/1,1、气体是大量分子的集合体（将气体分子当作质点）；2、气体分子不断地做无规则的热运动，均匀分布在整个容器中；3、气体分子在运动过程中的碰撞为

2、完全弹性碰撞。,高温或低压下的气体近似可看作理想气体,2023/3/1,1.3.2 低压气体的经验定律,在较低压力下,保持气体的温度和物质的量不变,气体的体积与压力的乘积为常数。,不变,(1)Boyle-Marriotte定律,2023/3/1,(2)Charles-Gay-Lussac 定律,保持气体的压力和物质的量不变,气体的体积与热力学温度成正比。,不变,2023/3/1,(3)Avogadro 定律,在相同温度和压力下，,相同体积的任何气体，含有的气体分子数相同。,不变,相同的T，p下,1 mol 任何气体所占有的体积相同。,2023/3/1,1.3.3 理想气体状态方程,注意事项：1

3、、使用时注意单位与R值的配套；2、严格地讲，其只能适用于理想气体。可以用于温度不太低、压力不太高的实际气体（real gas）。,2023/3/1,摩尔气体常数,的准确数值可以由实验测定。,在一定温度下,同一数值,例：测 300 K 时，N2、He、CH4，pVm-p 关系，作图 p 0时：pVm=2494.35 J mol-1 R=pVm/T=8.3145 J mol-1 K-1,1.3.3 理想气体状态方程,2023/3/1,在压力趋于 0 的极限条件下，各种气体的行为均服从pVm=RT 的定量关系，R 是一个对各种气体都适用的常数。,1.3.3 理想气体状态方程,2023/3/1,1.3

4、.4 理想气体混合物,1.混合物组成表示法,2.Dalton 分压定律,3.Amagat 分体积定律,2023/3/1,1.3.4 理想气体混合物,气体混合物,若干种气体混合在一起，形成均匀的气体混合物,2023/3/1,1.3.4.1 混合物组成表示法,1.B 的摩尔分数,称为B的摩尔分数或物质的量分数,单位为1,混合物中所有物质的量的加和,表示气相中B的摩尔分数,2023/3/1,1.3.4.1 混合物组成表示法,2.B 的体积分数,称为B的体积分数,单位为1,混合前纯B的体积,混合前各纯组分体积的加和,2023/3/1,1.3.4.1 混合物组成表示法,3.B 的质量分数,称为B的质量分

5、数,单位为1,B组分的质量,混合物中所有物质质量的加和,2023/3/1,1.3.4.2 Dalton 分压定律,B的分压等于相同T，V 下单独存在时的压力,总压等于相同T，V 下，各组分的分压之和,Dalton分压定律原则上只适用于理想气体,2023/3/1,1.3.4.3 Amagat 分体积定律,在相同的温度 T 和总压力 p 的条件下,V，p是系统的总体积和压力，Amagat 分体积定律原则上只适用于理想气体,2023/3/1,1.4 真实气体,2.液体的饱和蒸气压,3.临界状态,4.真实气体的p-Vm图,5.真实气体的状态方程,1.真实气体的压缩因子和Boyle温度,6.对比态定律,

6、7.压缩因子图,8.分子间作用力,2023/3/1,1.4.1真实气体的压缩因子和Boyle温度,1.压缩因子（The compressibility factor）,Z=1，ideal gasesZ1，难被压缩Z1，易被压缩,2023/3/1,2.The Boyle temperature(TB),2023/3/1,对任何气体都有一个特殊温度-波义尔温度 TB，在该温度下，压力趋于零时，pVm-p 等温线斜率为零。,Definition of the Boyle temperature,2023/3/1,2023/3/1,1.4.2 液体的饱和蒸气压,在密闭容器内,蒸发与凝聚速率相等时,在一

7、定温度下,这时蒸气的压力,称为,达气-液平衡,该温度时的饱和蒸气压,饱和蒸气压是物质的性质,2023/3/1,1.4.3 临界状态,临界温度,在该温度之上无论用多大压力,都无法使气体液化,临界状态,气-液界面消失,混为一体,临界参数,高于 称为超临界流体,超临界流体,2023/3/1,1.4.4 真实气体的 p-Vm 图,p,g,l,T1T2TcT3,Critical point,2023/3/1,1.4.4 真实气体的 p-Vm 图,p,g,l,C为临界点,2023/3/1,1.4.5 真实气体的状态方程,1.van der Waals 方程,2.从临界参数求 a,b 值,3.van der

8、 Waals 方程的应用,4.Virial 型方程,2023/3/1,1.4.5.1 van der Waals 方程,荷兰科学家 van der Waals 对理想气体状态方程作了两项修正：,（1）1 mol 分子自身占有体积为 b,（2）1 mol 分子之间有作用力，即内压力,van der Waals 方程为：,2023/3/1,1.4.5.1 van der Waals 方程,van der Waals 方程为：,或,a，b 称为van der Waals 常数,a 的单位：,b 的单位：,2023/3/1,Van der walls气体的Boyle温度,2023/3/1,2023/3

9、/1,1.4.5.2 从临界参数求 a,b 值,van der Waals 方程改写为：,2023/3/1,2023/3/1,1.4.5.3 van der Waals方程的应用,(2)已知 的值，,(1)计算 等温线,气-液平衡线出现极大值和极小值,找出真实气体 之间的关系,2023/3/1,1.4.5.4 Virial 方程,式中：,称为第一、第二、第三、Virial系数,2023/3/1,1.4.5.5 其它方程,1、显压型 p=f(T,V,n),(1)The van der Walls equation of state,2023/3/1,(2)The Dieterici equati

10、on of state,(3)The Berthelot equation of state,2023/3/1,2、显容型 V=f(T,p,n),The Callendar equation of state,2023/3/1,1.4.6 对比态定律（Law of corresponding state),1.,Reduced pressureReduced volumeReduced temperature,2023/3/1,2.Van der Waalss equation of corresponding state,3.The law of corresponding state,20

11、23/3/1,应用:1、处于相同对比状态的不同气体具有相同的物理性质，如粘滞性、折光率等。2、处于相同对比状态的气体具有大致相同的Z和Zc。,2023/3/1,1.4.7 Compressibility factor chart,2023/3/1,Example,计算在-88及44.7atm时，1 mol氧气的体积。（查表得）,2023/3/1,Answer,查图得 Z=0.80,2023/3/1,1.4.8 分子间的作用力,1、Keessom 力2、Debye 力3、London 力,2023/3/1,本章小结,理想气体模型；理想气体状态方程；摩尔气体常数；低压气体的三个经验定律；Dalton分压定律；Amagat分体积定律。压缩因子；Boyle温度；饱和蒸气压；临界参数（特别是临界温度）；真实气体的p-Vm图（特别是临界点的性质）；范德华方程（其中a和b的物理意义）；对比态定律（对比温度、对比压力、对比体积）；压缩因子图,