大学物理-章-气体课件

,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,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,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,*,*,物理化学（第五版）上册电子课件,第一章 气体,2024/11/17,物理化学（第五版）上册电子课件第一章 气体2023/10/,本章作业,2024/11/17,（,Page 59,）,2,、,4,、,11,、,12,、,13,、,1721,本章作业2023/10/8（Page 59）,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,2024/11/17,第一章 气体1.1 概述1.3,1.1,概述,气态(,gas)；,固态(,solid)；,液态(,liquid)；,等离子体(,plasma)；,第五态,物质的状态,2024/11/17,1.1 概述气态(gas)；物质的状态2023/10/,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？,2024/11/17,1.3 理想气体1.3.1 理想气体模型(ideal ga,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完全弹性碰撞。,高温或低压,下的气体近似可看作理想气体,2024/11/17,1、气体是大量分子的集合体（将气体分子当作质点）；,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,2024/11/17,1.3.2 低压气体的经验定律在较低压力下,保持,(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,2024/11/17,(2)Charles-Gay-Lussac 定律,(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。,2024/11/17,(3)Avogadro 定律在相同温度和压力下，,1.3.3,理想气体状态方程,注意事项：,1、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）。,2024/11/17,1.3.3 理想气体状态方程注意事项：2023/10/,摩尔气体常数,的准确数值可以由实验测定。,在一定温度下,时，,当,同一数值,p/,MPa,N,2,He,CH,4,pV,m,/Jmol,-1,理想气体,例：测,300 K,时，N,2,、He、,C,H,4,，,pV,m,-,p,关系，作图,p,0,时：,pV,m,=,2494.35 J,mol,-1,R,=,pV,m,/T,=,8.3145,J,mol,-1,K,-1,1.3.3,理想气体状态方程,2024/11/17,摩尔气体常数的准确数值可以由实验测定。在一定温度下时，当同一,在压力趋于 0 的极限条件下，,各种气体的行为均服从,pV,m,=,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,2024/11/17,在压力趋于 0 的极限条件下，各种气体的行为均服从p,1.3.4,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,2024/11/17,1.3.4 理想气体混合物1.混合物组成表示法2.,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,2024/11/17,1.3.4 理想气体混合物气体混合物 若,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,2024/11/17,1.3.4.1 混合物组成表示法1.B 的摩尔分数,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,2024/11/17,1.3.4.1 混合物组成表示法2.B 的体积分数,1.3.4.1,混合物组成表示法,3.B,的质量分数,称为,B,的质量分数,单位为,1,B,组分的质量,混合物中所有物质质量的加和,2024/11/17,1.3.4.1 混合物组成表示法3.B 的质量分数,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,2024/11/17,1.3.4.2 Dalton 分压定律B的分压等于相同,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,2024/11/17,1.3.4.3 Amagat 分体积定律在相同的温度 T,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,-,V,m,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,7.,压缩因子图,8.,分子间作用力,2024/11/17,1.4 真实气体2.液体的饱和蒸气压3.临界状,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 gases,Z,1,，,难,被压缩,Z1,，,易,被压缩,2024/11/17,1.4.1真实气体的压缩因子和Boyle温度1.压缩因子（,2.,The Boyle temperature(T,B,),温度,T,一定时，理想气体的,pV,m,与压力无关，但,真实气体的,pV,m,与压力有关。,在同一温度、不同气体，或同一气体、不同温度的情况下，,pV,m,-p,曲线都有左图所示三种,类型。,(1),pV,m,随,p,增加而上升；,(2),pV,m,随,p,增加，开始不变，然后增加,(3),pV,m,随,p,增加，先降后升。,p,pV,m,图1.4.1 气体在不同温度下的,pV,m,p,图,T,T,B,T,=,T,B,T,T,B,：,p,增加,，,pV,m,增加,，对应于上图；,T=T,B,：,p,增加,，,pV,m,开始不变，后增加，对应于中图；,T,T,B,T,=,T,B,T,TB：p增加，pVm增加，对应于上图；p pVm,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,2024/11/17,1.4.2 液体的饱和蒸气压在密闭容器内,蒸发与凝聚速,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,2024/11/17,1.4.3 临界状态临界温度在该温度之上无论用多大压力,1.4.4,真实气体的,p,-,V,m,图,p,g,l,T,1,T,2,T,c,T,3,Critical point,2024/11/17,1.4.4 真实气体的 p-Vm 图pglT1T2T,1.4.4,真实气体的,p,-,V,m,图,p,g,l,C,为临界点,2024/11/17,1.4.4 真实气体的 p-Vm 图pglC为临界点20,1.4.5,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 Waals,方程的应用,4.Virial,型方程,2024/11/17,1.4.5 真实气体的状态方程1.van der,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：,2024/11/17,1.4.5.1 van der Waals 方程,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：,2024/11/17,1.4.5.1 van der Waals 方程va,Van der walls,气体的,Boyle,温度,2024/11/17,Van der walls气体的Boyle温度2023/10,2024/11/17,2023/10/8,1.4.5.2,从临界参数求,a,b,值,van der Waals,方程改写为：,2024/11/17,1.4.5.2 从临界参数求 a,b 值van der,2024/11/17,2023/10/8,1.4.5.3,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,2024/11/17,1.4.5.3 van der Waals方程的应用(2,1.4.5.4,Virial,方程,式中：,称为第一、第二、第三、,Virial,系数,2024/11/17,1.4.5.4 Virial 方程式中：称为第一、第二,1.4.5.5,其它方程,1、显压,型,p=f(T,V,n),(1),The van der Walls equation of state,2024/11/17,1.4.5.5 其它方程1、显压型 p=f(T,V,(2),The Dieterici equation of state,(3),The Berthelot equation of state,2024/11/17,(2)The Dieterici equation of,2、显容型,V=f(T,p,n),The Callendar equation of state,2024/11/17,2、显容型 V=f(T,p,n)The Call,1.4.6,对比态定律（,Law of corresponding state),1.,Reduced pressure,Reduced volume,Reduced temperature,2024/11/17,1.4.6 对比态定律（Law of correspondi,2,.,Van der Waalss equation of corresponding state,3.,The law of corresponding state,2024/11/17,2.Van der Waalss equation of,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,Z,c,。,2024/11/17,应用:2023/10/8,1.,4,.,7,Compressibility factor chart,压缩因子示意图,Z,0.2,1.0,3.0,p,r,1,0.1,10,T,r,=1.0,1.03,1.05,1.4,2.0,15,0.9,0.8,0.7,15,2.0,1.4,1.05,1.03,1.0,2024/11/17,1.4.7 Compressibility factor,Example,计算在,-88,及,44.7atm,时，,1 mol