物化课件第一章 气体-考研试题文档资料系列.ppt
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1、第一章第一章 气气 体体 引言引言 物质的聚集状态气态、液态、固态气态、液态、固态、等离子体等。气体:无固定体积和形状;液体:有固定体积,无固定形状;固体:有固定体积和形状;等离子体:涉及电荷问题。其中气体最简单,所以先行研究。其中气体最简单,所以先行研究。1 理想气体状态方程理想气体状态方程 一、一、三个三个经验定律经验定律(中学知识回顾中学知识回顾)(适用条件)(适用条件低压高温气体)低压高温气体)1.波义尔定律波义尔定律 PV=constant(n,T恒定)2.2.盖盖吕萨克定律吕萨克定律 V/T=constant(n,P恒定)3.阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律 V/n constant(
2、T,P恒定)所以所以:气体的气体的P P、V V、T T和和n n之间存在着一定的关系,即之间存在着一定的关系,即:其中:P帕斯卡pa;Vm3;TK(开尔文);n摩尔。二、二、理想气体状态方程的推导理想气体状态方程的推导 而根据前面三个经验定律可以得到:而根据前面三个经验定律可以得到:波义尔定律:波义尔定律:盖盖吕萨克定律:吕萨克定律:阿伏加德罗定律:阿伏加德罗定律:所以:所以:其中:其中:R(摩尔气体常数)的单位为:Jmol-1K-1 其值为:8.3145 Jmol-1K-1。说明:说明:辩证唯物主义告诉我们事物是普遍联系的(有力的作用);所以所以分子之间存在着力的作用引力和斥力引力和斥力。
3、PV=nRT气体状态方程气体状态方程是在三个仅仅适用于高温、低压气体的经验定律上总结出来的;温度越高、压力越小,则该方程的使用效温度越高、压力越小,则该方程的使用效果越好果越好。而高温、低压气体具有下列特点:高温、低压气体具有下列特点:(1)分子间的相互作用力很小,可以忽略。)分子间的相互作用力很小,可以忽略。(2 2)分子本身的体积远远小于气体的体积,可以忽略。)分子本身的体积远远小于气体的体积,可以忽略。升华:升华:为了研究实际气体的方便为了研究实际气体的方便,我们称:“分子间不存在相互作分子间不存在相互作用力用力且且分子本身是没有大小的质点的气体分子本身是没有大小的质点的气体”为理想气体
4、理想气体。所以:所以:PV=nRT被称为理想被称为理想气体状态方程。气体状态方程。三、理想气体的定义三、理想气体的定义1.定义定义A 理想气体理想气体分子间不存在相互作用力分子间不存在相互作用力且分子本身是没有大小的质点的气体且分子本身是没有大小的质点的气体。2.定义定义B 理想气体理想气体在任何温度和压力下都满在任何温度和压力下都满足足PV=nRT气体方程的气体称为理想气体气体方程的气体称为理想气体。3.注意:注意:因为理想气体的因为理想气体的“分子间相互作用力和分子本身的体积可以忽略分子间相互作用力和分子本身的体积可以忽略不计不计”,所以它的势能在任何时刻都可以忽略,并且理想气体的概念,所
5、以它的势能在任何时刻都可以忽略,并且理想气体的概念是一个科学抽象的概念,实际生活中并不存在真正的理想气体。是一个科学抽象的概念,实际生活中并不存在真正的理想气体。高温低压气体可以近似地当作理想气体处理。高温低压气体可以近似地当作理想气体处理。四、关于四、关于R的确定和升华:的确定和升华:R的确定:的确定:外推法(教材:P10图1.1.2压力趋于零)即:即:通过实验发现,对于所有的气体(任意温度)所有的气体(任意温度),当压力趋于零(0)时,恒有:R的升华的升华 可以适用于任何气体。2 道尔顿定律和阿马格定律道尔顿定律和阿马格定律 引言引言(1)日常生活中所见到的气体不是单一组分的纯净物,而是多
6、组分的混合气体。(2)俗话说:一根筷子容易断,十根筷子折断难一根筷子容易断,十根筷子折断难。同样的道理:混合气体中的每一个组分都对混合气体的总的性质和状态有影响。我们下面来讨论:单组分气体的压力和体积对混合气体的总单组分气体的压力和体积对混合气体的总的压力和总的体积的影响的压力和总的体积的影响。一、一、道尔顿分压定律道尔顿分压定律(单组分气体对混合气体的状态函数压力p的影响)1.分压力分压力PB混合气体中某组分B单独存在,并且与混合气体的温度与混合气体的温度和体积相同和体积相同时所具有的压力;或,在总压力为P的混合气体中,其中任一组分B的分压力PB等于其在该混合气体中的摩尔分数yB与总压力P的
7、乘积,即:2.道尔顿分压定律(道尔顿分压定律(只适用于理想气体)根据:PV=nRT,及 并且,3.关于关于道尔顿分压定律道尔顿分压定律的说明:的说明:道尔顿分压定律 的意义是:对于任意的混合气体,其总压力对于任意的混合气体,其总压力P等于其中的各个组分等于其中的各个组分“在在同温度下,单独占有与混合气体同样大小的体积时同温度下,单独占有与混合气体同样大小的体积时”所产生的压所产生的压力力PB之和。之和。二、二、阿马格分体积定律阿马格分体积定律 (单组分气体对混合气体的状态函数体积V的影响)1.分体积分体积V VB B混合气体中某组分B单独存在,并且与混合气体的温度和与混合气体的温度和压力相同压
8、力相同时所具有的体积;或,在总体积为V的混合气体中,其中任一组分B的分体积V B等于其在该混合气体中的摩尔分数yB与总体积V的乘积,即:2.2.阿马格分体积定律阿马格分体积定律(只适用于理想气体)同理,3 实际气体的实际气体的PVTPVT性质性质 引言引言 只有处于高温低压高温低压下的气体才近似地服从理想气体状态方程;而高压低温高压低温气体则不服从,因此,为了解决生产和科研中的实际问题,必须研究实际气体的PVT性质。一、实际气体偏离理想气体的原因一、实际气体偏离理想气体的原因 1.实际气体的分子间有相互作用力;2.实际气体的分子本身具有体积。3.由于上述两个原因,实际气体的PVT性质会偏离理想
9、气体状态方程;并且在适当的温度和压力下,实际气体会产生液化液化和冷凝和冷凝等现象。二、实际气体的二、实际气体的PVTPVT性质与范德华方程性质与范德华方程 1.实际气体的实际气体的PVT性质性质对于实际气体:那么:则称:Z Z为压缩因子为压缩因子。它反映了一定量的真实(实际)气体对同温同同温同压压下理想气体的偏差程度,并将这种偏差归因于体积项。2.范德华实际气体方程范德华实际气体方程(1 1)目前已经提出了数以百计的实际气体方程,其中以范德华方程)目前已经提出了数以百计的实际气体方程,其中以范德华方程较为简单。较为简单。(2)范德华方程的引出:范德华方程的引出:.因因为为真真实实气气体体与与理
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