ch1.2实际气体(精品).ppt

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1、2023/2/2一一 实际气体对理想气体的偏差实际气体对理想气体的偏差压缩因子（压缩因子（p23）(compressing factor)2 实际气体实际气体 Actual gas 实际气体的分子间有相互作用力，分子本身也有体积，这就使得实际气体的p、T、V行为偏离理想气体，我们可用压缩因子Z来描述实际气体的行为对理想气体的偏差程度。压缩因子Z定义式：讲三点：压缩因子Z是无单位的纯数，它表明了实际气体对理想气体行为的偏差程度。将实际气体的p、T、V、n的数值代入上式可计算得到Z值。理想气体Z=1 非理想气体Z 1，可大于或小于1 （即不服从理想气体状态方程），Z值与1的偏差愈大，则实际气体愈偏

2、离理想行为。压缩因子Z的含义 为什么将Z称为压缩因子？此式说明，Z是相同温度、压力下实际气体的实际体积与理想值的比值。Z 1，表示实际气体的体积大于理想气体的体积，说明该实际气体不易被压缩；Z 1表示实际气体的体积小于理想气体的体积，说明该实际气体易于被压缩。Z的大小表明了实际气体被压缩的难易程度，所以将Z称为压缩因子。Z 1 分子间以斥力为主 难于被压缩 实际气体的Z值随气体的种类、压力、温度条件的不同而改变，它反映了分子间作用力的情况。p0时,任何真实气体的 Z=1 因为这时实际气体趋近于理想气体，分子间无作用力。自学相关内容。二二 实际气体的状态方程实际气体的状态方程(state equ

3、ation)范德华方程（范德华方程（p19）半理论半经验性方程 从理论上考虑了真实气体分子间存在作用力，分子占有体积，从而从两个方面修正了理想气体状态方程，但方程中的参数需根据实验测定。(主要学习在中压范围常用的方程主要学习在中压范围常用的方程)(1)压力修正项 （内压力）：由于分子间作用力而使1mol的气体的压力被减小的数值。1mol气体物质量为n 范德华常数a，表征着分子间作用力的大小，经验常数，物质的特性常数。不同物质的a值可查表。(2)体积修正项b 由于分子本身占有体积，故使气体分子可自由活动的空间减小。b：表示1mol真实气体分子占有的体积使分子可自由活动空间的减小值（约是分子体积的

4、四倍）三三 实际气体的液化实际气体的液化(to liquefy for actual gas)实际气体除了其p、T 、V行为偏离理想气体外，与理想气体还有一个重要的不同点实际气体可以液化，而理想气体则不能。我们知道对实际气体进行降温、加压可使之液化，其道理是：加压缩小分子间距离，从而增大分子间的吸引力降温减小分子热运动产生的离散倾向双管齐下，当分子间作用力足以克服分子热运动所产生的离散倾向时，气体则会出现液化现象。各种气体的液化条件是不相同的，后面我们将以CO2气体为例来进行讨论。在未讨论气体液化之前，我们先讨论一个重要的概念，液体的饱和蒸气压液体的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压(saturat

5、ed vapour pressure)（p15）蒸发速度与凝结速度相等，从宏观上看，气、液相物质之间不再发生转移，我们把这种状态称为达到了气液两相平衡。纯液体的饱和蒸气压 处于气液平衡时的气体称为饱和蒸气饱和蒸气，液体称为饱和液体饱和液体，这时饱和蒸气的压力称为该液体在该温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压。当液体饱和蒸汽压与外界压力相等时，液体沸腾，此时相应的温度称为液体的沸点。将101.325KPa外压下的沸点称为正常沸点。临界温度临界温度 Tc（critical temperature）:使气体加压液化所允许的最高温度。Tc愈高，表明气体愈易液化。临界压力临界压力 pc（critical pre

6、ssure）：临界温度下，气体液化所需要的最小压力。临界摩尔体积临界摩尔体积Vm,c：临界点对应的摩尔体积称为临界摩尔体积，它即是临界温度下饱和液体的摩尔体积，也是饱和蒸气的摩尔体积，二者相同。物质的临界参数(critical parameters)（p16）物质的三个临界参数是物质重要的特性常数，在化工手册、物理化学等手册中均可查到。3气体的液化（p16）将 mol CO2放在带有活塞的汽缸里，在几个不同的温度下，分别进行恒温压缩，测定PVm数据，将不同温度下所测得的PVm数据进行作图处理，即得到下面各条恒温压缩线。VmpT=TC(304.5K)CTTCTTCpCVC理气双曲线TnT Tc的

7、恒温线：n均为光滑的曲线，只是在不同的条件下（温度、压力）曲线偏离理想行为（典型双曲线）的程度有所不同。在T Tc的任何温度，压力再大，CO2也不会液化，一直保持气体状态。T Tc的恒温线：温度低于304.5K的恒温线都表现出类似的规律：在低压时，PVm的关系为一条光滑的曲线，CO2保持气体状态，压力升高到某一数值时，曲线就会出现明显的折点，接着出现一水平段，相当于此时不但温度恒定，压力亦恒定，而摩尔体积在一定范围内连续变化。如何解释这样的变化规律呢？在T Tc小于的某一温度下，增大压力，气体被压缩，当压力增大到折点对应的压力时，CO2成为该温度下的饱和蒸气，这是时气体开始液化，随着液化的不断

8、进行，液体量逐渐增多，气体量逐渐减少，此时体系的摩尔体积实为饱和蒸气、饱和液体的平均摩尔体积，故Vm连续发生变化。在此过程中，气液两相始终处于平衡状态，气体的压力即饱和蒸气压始终保持不变，反映在PVm图TTC上就是一条水平线，水平线两个端点对应的体积分别为该温度下饱和蒸气与饱和液体的摩尔体积。当气体全部液化后，继续在该温度下对液体增大压力，恒温线又变成了一条很陡的曲线，说明液体很难压缩。VmlVmg在PVm图中，每条恒温线水平所对应的压力即为各温度下CO2的饱和蒸气压，显然 水平所在的位置随温度升高而上升，即TT Tc的恒温线，压力低时，是一条光滑曲线，增大压力，气体体积缩小，但一直是气体状态；当压力增大到水平拐点对应的压力时，气体开始液化，待气体全部液化后，增大压力，曲线变陡，液体难以被压缩。T=TC(304.5K)临界参数 从PVm图上我们看到，T Tc时，随着温度的升高，水平段越来越短，即随着温度的升高饱和液体为饱和蒸气的摩尔体积逐渐接近，到了304.5K，水平段缩为一点，即水平拐点C，意味着此时饱和蒸气与饱和液体的摩尔体积相等。Cpc