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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/10/20,#,第十章,气体,目录,第一节：,理想气体的状态方程,第二节： 混合气体的分压定律,学习要求,1.,理解理想气体的概念及其状态方程，并会运用状态方程进行计算。,2.,掌握混合气体分压定律，并能进行有关计算。,3.,了解实际气体的状态方程。,第,1,节,理想气体的状态方程,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,一、理想气体状态方程,能定量表示物质的,P,、,V,、,T,等宏观性质间关系的方程叫状态方程,，描述气体状态的物理量通常有压强、体积、温度、物质的量等。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,1.,低压气体的经验公式,(1),波义尔定律：,在温度不变的情况下，一定量气体的体积与压力成反比，即,P*V=k,1,P,1,*V,1,=P,2,*V,2,(2),盖,吕萨克定律：,在压力不变的情况下，一定量气体的体积与热力学温度成正比,，即,V=k,2,*T,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,(3),阿伏伽德罗定律：,在压力不变的情况下，气体的体积与物质的量成正比,，即,V=k,3,*n,综合上三式： 以,R,做比例系数,则,或：,pV=nRT,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,此式即为理想气体的状态方程，其中,p,为气体压强，单位,Pa,。,V,为气体体积，单位,m3,。,n,为气体的物质的量，单位,mol,，,T,为体系温度，单位,K,。,R,为比例系数，不同状况下数值有所不同，单位是,J/(molK),。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,理想气体是指在任何温度和压力下均能完全服从理想气体状态方程的气体。,由理想气体的定义可知，理想气体的微观模型是分子之间没有相互作用力，分子本身没有体积。,理想气体是理想化的气体，客观实际中并不存在。,所以当理想气体状态方程运用于实际气体时会有所偏差。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,2.,理想气体状态方程的应用,由于气体的,P,、,V,、,T,数值容易直接测定，所以工程上常用理想气体的状态方程进行低压气体的计量和管路、容器设计的计算等。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,二、中、高压气体的状态方程,化工生产中，许多过程都是在较高压力下进行的。例如石油气体的深度冷冻分离，氨和甲醇的合成等都是在高压下完成的。,在中、高压条件下，实际气体分子间的平均距离变小，相互作用力较大，无法忽略；分子本身的体积也无法忽略。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,1.,范德华方程,a,b,是常用气体的值压力修正项：真实气体分子之间是有引力的，当分子处于系统内部时，分子与周围分子的作用力对称，可以相互抵消，其合力为零。,第一节 理想气体的状态方程,中、高压气体的状态方程,理想气体状态方程,一,二,2.,维里方程,1901,年，卡末林,昂尼斯提出用幂级数形式表达状态方程：, 这个方程可作为建立实际气体状态方程的一般形式, 维里系数可由实验数据确定，也可由统计力学方法由理论上导出。, 但实验和理论导出均较困难。,第,2,节,混合气体的分压定律,第二节 混合气体的分压定律,一、基本概念,1.,混合气体与组分气体,由两种或两种以上的气体混合在一起,组成的体系,称为混合气体,组成混合气体的每种气体,都称为该混合气体的组分气体。,显然,空气是混合气体,其中的,O,2, N,2, CO,2,等,均为空气的组分气体,.,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,2.,混合气体的摩尔分数,混合气体中组分,B,的组成常用摩尔分数,(,也称物质的量分数,),表示。符号“,yB”,。组分气体,B,的物质的量用,nB,表示,混合气体的物质的量用,n,表示,则：,B,组分气体的摩尔分数,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,3.,总体积与分压,混合气体所占有的体积称为总体积,用,V,总表示，当某组分气体单独存在,且占有体积时,其具有的压强,称为该组分气体的分压,用,pB,表示，且有关系式：,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,4.,总压和分体积,混合气体所具有的压强,称为总压,用,p,总 表示。 当某组分气体单独存在,且具有总压时,其所占有的体积,称为该组分气体,B,的分体积,用,VB,表示,.,关系式为：,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,二、分压定律,在一定温度下，将,N,2,和,O,2,两种气体分别放入体积相同的两个容器中，在保持两种气体,T,、,V,相同的条件下将其混合,混合后的总体积不变。,测得混合气体的,p,总为,4105 Pa,。按分压的定义,p,（,N2,）,=2105 Pa,、,p,（,O2,）,=2105 Pa,可见：,p,总,=p,（,N2,）,+,p,（,O2,）,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,道尔顿,(Dolton),进行了大量实验,提出了混合气体的分压定律：,混合气体的总压力等于各组分气体单独存在，且具有混合物温度和体积时的分压之和。,即：,p,总,=pB,此定律也称为道尔顿分压定律。,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,第二节 混合气体的分压定律,三、分压与总压之间的关系,即组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积。此式适用于理想气体混合物和实际气体混合物。,分压定律,基本概念,一,二,分压与总压之间的关系,三,THANKS,感谢各位,
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