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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,*,1.3 气体的液化及临界参数,Gases liquidation and Critical,paracters,1.液体的饱和蒸气压,the Saturated Vapour Pressure,理想气体不液化（因分子间没有相互作用力）,实际气体：在一定,T、p,时，气液可共存达到平衡,气,液,p,*,气液平衡时,：,气体称为,饱和蒸气,；,液体称为,饱和液体,；,压力称为,饱和蒸气压,。,1,1.3 气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压 th,饱和蒸气压是温度的函数,表1.3.1 水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压,饱和蒸气压外压时的温度称为,沸点,饱和蒸气压,1,个大气压时的温度称为,正常沸点,2,饱和蒸气压是温度的函数表1.3.1 水、乙醇和苯在不同温度下,T,一定时：,如,p,B,p,B,*,，B气体凝结为液体至,p,B,p,B,*,（此规律不受其它气体存在的影响）,相对湿度的概念：相对湿度,3,T一定时：相对湿度的概念：相对湿度3,2.临界参数,Critical paracters,由表1.3.1可知：,p*=f,(,T,),T,，,p,*,当,T,T,c,时，液相消失，加压不再可使气体液化。,T,c,临界温度：,使气体能够液化所允许的最高温度,临界温度以上不再有液体存在，,p*=f,(,T,)曲线终止于临界温度；,临界温度,T,c,时的饱和蒸气压称为临界压力,4,2.临界参数 Critical paracters 由,临界压力,p,c,:,在临界温度下使气体液化所需的最低压力,临界摩尔体积,V,m,c,：,在,T,c,、,p,c,下物质的摩尔体积,T,c、,p,c、,V,c,统称为物质的临界参数,5,临界压力 pc:Tc、pc、Vc 统称为物质的临界参数,3.真实气体的,p-V,m,图及气体的液化,CO,2,的PV图,6,3.真实气体的 p-Vm 图及气体的液化CO2的PV图6,三个区域：,T,T,c,T T,c,T=T,c,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,4,g,1,g,2,g,1,g,2,l,1,l,2,l,1,l,2,V,m,/V,m,p,/p,图1.3.1真实气体,p-V,m,等温线示意图,C,7,三个区域：T4T3TcT2T1T1T2TcT3T4g,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,4,g,1,g,2,g,1,g,2,l,1,l,2,l,1,l,2,V,m,/V,m,p,/p,图1.3.1真实气体,p-V,m,等温线示意图,C,1),T,T,c,气相线,g,1,g,1,:,p,V,m,气液平衡线,g,1,l,1,:,加压，,p,*,不变,g,l,V,m,g,1,:,饱和蒸气摩尔体积,V,m,(g),l,1,:饱和液体摩尔体积,V,m,(l),g,1,l,1,线上，气液共存,液相线,l,1,l,1,:,p,V,m,很少，反映出液体的不可压缩性,8,T4T3TcT2T1T1T2TcT3T4g1g2,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,4,g,1,g,2,g,1,g,2,l,1,l,2,l,1,l,2,V,m,/V,m,p,/p,图1.3.1真实气体,p-V,m,等温线示意图,C,2),T=T,c,T,l-g,线缩短，说明,V,m,(g),与,V,m,(l)之差减小,T,=,T,c,时，l-g线变为拐点C,C：临界点,T,c,临界温度,p,c,临界压力,V,m,c,临界体积,临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，,气态、液态无法区分，此时：,9,T4T3TcT2T1T1T2TcT3,T,c,无论加多大压力，气态不再变为液体，等温线为一光滑曲线,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,Tc 无论加多大压力，气态不再变为,超临界流体,超临界流体及,超临界萃取,：,1、密度大，溶解能力强。,2、粘度小，扩散快。,3、毒性低，易分离。,4、无残留，不改变萃取物的味道。可用于食品、药品、保健品的萃取与提纯。,5、操作条件温和，萃取剂可重复使用，无三废。,11,超临界流体 超临界流体及超临界萃取：11,1.4 真实气体状态方程,the State Equation of Real Gases,描述真实气体的,pVT,关系的方法：,1）引入压缩因子,Z,，,修正理想气体状态方程,2）引入,p,、,V,修正项，修正理想气体状态方程,3）使用经验公式，如维里方程,1.真实气体的,pV,m,p,图及波义尔温度,T,一定时，不同气体的,pV,m,p,曲线有三种,类型，,而同一种气体在不同温度的,pV,m,p,曲线亦有 三种类型,12,1.4 真实气体状态方程描述真实气体的pVT关系的方法：1,13,13,p,/,p,pV,m,/,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,，,pV,m,T=T,B,:,p,pV,m,开始不变，然后增加,T,T,B,:,p,pV,m,先下降，后增加,T,B,:,波义尔温度，定义为：,14,p/p pVm/pVm 图1.4.1 气,每种气体有自己的波义尔温度；,T,B,一般为,T,c,的2 2.5 倍；,T,T,B,时，气体在几百,kPa,的压力范围内,符合理想气体状态方程,2.范德华（J.D.Vander Waals)方程,实质为：,（分子间无相互作用力时气体的压力）,（1 mol,气体分子的自由活动空间）,RT,理想气体状态方程,pV,m,=RT,15,每种气体有自己的波义尔温度；2.范德华（J.D.Vande,实际气体：,1)分子间有相互作用力,器壁,内部分子,靠近器壁的分子,分子间相互作用减弱了分子对器壁的碰撞，,所以：,p=p,理,p,内,p,内,=,a/,V,m,2,p,理,=,p,+,p,内,=,p,+,a/,V,m,2,16,实际气体：1)分子间有相互作用力器壁内部分子靠近器壁的分子,2)分子本身占有体积,1 mol,真实气体所占空间,(,V,m,b,),b,：,1 mol,分子自身所占体积,将修正后的压力和体积项引入理想气体状态方程：,范德华方程,式中：,a,b,范德华常数，见附表,p,0,V,m,范德华方程 理想气体状态方程,17,2)分子本身占有体积 将修正后的压力和体积项引,2.维里方程,Virial:,拉丁文“力”的意思,Kammerling-Onnes,于二十世纪初提出的经验式,式中：,B，C，D,B，C，D,分别为第二、第三、第四,维里系数,当,p,0,时，,V,m,维里方程 理想气体状态方程,18,2.维里方程Kammerling-Onnes于二十世纪初提,维里方程后来用统计的方法得到了证明，成为具有一定理论意义的方程。,第二维里系数：,反映了二分子间的相互作用对,气体,pVT,关系的影响,第三维里系数：,反映了三分子间的相互作用对,气体,pVT,关系的影响,19,维里方程后来用统计的方法得到了证明，成为具有,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图,the Law of Corresponding States and the Popular Compressibility Factor Chart,1.压缩因子,引入压缩因子来修正理想气体状态方程，,描述实际气体的,pVT,性质：,pV,=,ZnRT,或,pV,m,=,ZRT,压缩因子的定义为：,Z,的单位为1,20,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图1.压缩因子压,Z,的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度,理想气体,Z,1,真实气体,Z,1：,比理想气体难压缩,维里方程实质是将压缩因子表示成,V,m,或,p,的级数关系。,Z,查压缩因子图，或由维里方程等公式计算,由,pVT,数据拟合得到,Z p,关系,21,Z 的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度理想气体 Z1,临界点时的,Z,c,:,多数物质的,Z,c,:,0.26 0.29,22,临界点时的 Zc:多数物质的 Zc:0.26 0.,2.对应状态原理,Law of Corresponding States,定义：,p,r,对比压力,V,r,对比体积,T,r,对比温度,对比参数，单位为1,对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数,对应状态原理：,实际气体在两个对比参数相同时，它们的第三个对比参数几乎具有相同的值。这时称这些气体处于相同的对应状态,23,2.对应状态原理 Law of Correspondin,3.,普遍,化压缩因子图,Popular Compressibility Factor Chart,将对比参数引入压缩因子，有：,Z,c,近似为常数（,Z,c,0.270.29),当,p,r,V,r,T,r,相同时，,Z,大致相同，,Z,=,f,(,T,r,p,r,),适用于所有真实气体,用图来表示,压缩因子图,24,3.普遍化压缩因子图将对比参数引入压缩因子，有：Zc,25,25,任何,T,r,，,p,r,0，,Z,1（,理想气体）；,T,r,较小时,，,p,r,，,Z,先,，后，,反映出气体低压易压缩，高压难压缩,T,r,较大时,，,Z,1,26,任何Tr，pr 0，Z1（理想气体）；26,压缩因子图的应用,（1）已知,T、p,求,Z,和,V,m,T,p,求,V,m,T,r,p,r,Z,1,2,3,查图,计算(,pV,m,=,ZRT,),（2）已知,T、V,m,，,求,Z,和,p,r,需在压缩因子图上作辅助线,式中,p,c,V,m,/RT,为常数，,Z p,r,为直线关系，,该直线与所求,T,r,线交点对应的,Z,和,p,r，,为所求值,27,压缩因子图的应用（1）已知 T、p,求 Z 和 VmT,第一章小结,1.理想气体,pV=nRT,道尔顿定律,阿马加定律,28,第一章小结1.理想气体 pV=nRT道尔顿,2.实际气体,范德华（J.D.Vander Waals)方程,维里方程,压缩因子,pV,=,ZnRT,或,pV,m,=,ZRT,29,2.实际气体范德华（J.D.Vander Waals)方程维,
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