物理化學(xué)課件 01章-氣體

華南理工大學(xué)物理化學(xué)主講：化學(xué)與化工學(xué)院

張震電話：330175582023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)§1.3理想氣體的狀態(tài)圖§1.6氣液間的轉(zhuǎn)化—?dú)怏w的液化第一章氣體§1.1氣體分子動(dòng)理論§1.2摩爾氣體常數(shù)§1.4理想氣體混合物§1.5實(shí)際氣體2023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)方程pV=nRT{R}=8.31451.理想氣體的狀態(tài)方程2023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體的狀態(tài)方程也可以寫為pVm=RT

因?yàn)?/p>

Vm=V/n2023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)方程例：計(jì)算25℃，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的摩爾質(zhì)量為29gmol-1）解：2023/5/16真實(shí)氣體微觀模型：分子間有相互作用，分子本身有體積?！?.1理想氣體的狀態(tài)方程2.理想氣體的模型

不可無(wú)限壓縮2023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體微觀模型：分子間無(wú)相互作用，分子本身無(wú)體積?！痢痢痢痢痢痢痢痢量蔁o(wú)限壓縮××××2023/5/16§1.1理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏觀外在表現(xiàn)理想氣體的微觀模型反映了理想氣體的微觀內(nèi)在本質(zhì)2023/5/16§1.2摩爾氣體常數(shù)真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT

也就是說(shuō)R

=pV/nT=pVm/T中的R不為常數(shù)。2023/5/16§1.2摩爾氣體常數(shù)CO2在不同溫度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果2023/5/16§1.2摩爾氣體常數(shù)在同一溫度下不同氣體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果2023/5/16§1.2摩爾氣體常數(shù)真實(shí)氣體只在溫度不太低、壓力不太高的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。理想氣體是真實(shí)氣體在p→0情況下的極限狀態(tài)。2023/5/16§1.3理想氣體的狀態(tài)圖p1V1/T1=p2V2/T2等壓時(shí)，得等壓線（isobar)pV=nRT等溫時(shí)，得等溫線（isotherm)2023/5/16§1.4理想氣體混合物1.混合物組成表示：用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示:(x表示液體，y表示氣體）對(duì)于物質(zhì)B顯然單位為12023/5/16§1.4理想氣體混合物單位為1用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:

2023/5/16§1.4理想氣體混合物用體積分?jǐn)?shù)表示:

單位為1顯然2023/5/16§1.4理想氣體混合物2.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的摩爾質(zhì)量2023/5/16§1.4理想氣體混合物2023/5/16§1.4理想氣體混合物3.道爾頓(Dalton)分壓定律（書18頁(yè)）pB=yBp=(nB/n)p

=(nB/n)nRT/V

所以

pB=nBRT/V=(nB/n)nRT/V2023/5/16§1.4理想氣體混合物理想氣體混合物中某一組分的分壓等于這個(gè)組分以與混合物相同的溫度和體積單獨(dú)存在時(shí)的壓力。2023/5/16§1.4理想氣體混合物4.阿馬格(Amagat)定律（分體積定律）（19頁(yè)）2023/5/16§1.4理想氣體混合物理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以與混合物相同的溫度和壓力單獨(dú)存在時(shí)的分體積之和。2023/5/16§1.4理想氣體混合物例題

空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求101.325kPa、25℃時(shí)的1m3空氣中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到1摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（將空氣近似看成理想氣體）2023/5/16§1.4理想氣體混合物解：2023/5/16§1.4理想氣體混合物2023/5/16§1.5實(shí)際氣體1.實(shí)際氣體和壓縮因子真實(shí)氣體pV=ZnRTZ—壓縮因子或

pVm=ZRTZ<1，Vm(真實(shí))<Vm(理想)，氣體易壓縮Z>1，Vm(真實(shí))>Vm

(理想)，難壓縮真實(shí)氣體Z隨溫度、壓力的不同而變化對(duì)于理氣，Z=pVm(理氣)/RT=12023/5/16§1.5實(shí)際氣體ArgonCompressibility

T=273K

Z=pVm/RTattractiverepulsive0.00.51.01.52.02.502004006008001000pressure/(101.325kPa)ZZ=pVm/RT

attractive

repulsive

2023/5/16§1.5實(shí)際氣體2.范德華(vanderWaals)方程a和b為修正因子，不同的氣體有修正因子不同。2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的液化1.液體的飽和蒸氣壓液體蒸發(fā)的速度和氣體凝結(jié)的速度相等時(shí)的蒸氣壓力。p＞p飽和p＜p飽和p＝p飽和2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的液化液體的飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)，溫度不同，飽和蒸氣壓不同。當(dāng)液體的飽和蒸氣壓與外界壓力相等，液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為沸點(diǎn)。當(dāng)外界壓力為101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。當(dāng)壓力>p飽和時(shí)，氣體液化。2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的液化2.臨界參數(shù)能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫度。用TC或tC表示。臨界溫度是氣體的一個(gè)特性參數(shù)，不同的氣體具有不同的臨界溫度。如氧氣的臨界溫度為-118.57℃，氮?dú)獾呐R界溫度為-147.0℃。液態(tài)氧的沸點(diǎn)：-182.96℃，液氮的沸點(diǎn)：-196℃2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的液化臨界溫度時(shí)的飽和蒸氣壓稱為臨界壓力，用pC表示。臨界溫度和臨界壓力下的摩爾體積為臨界摩爾體積Vm,C

。此時(shí)的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。TC、pC、Vm,C統(tǒng)稱為臨界參數(shù)2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的液化3.真實(shí)氣體的的p－Vm圖及氣體的液化臨界點(diǎn)T1T5T4TcT3T2pVm2023/5/16§1.6氣液間的轉(zhuǎn)變—?dú)怏w的