气体pvt性质PPT学习教案.pptx

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1、会计学1气体气体(qt)pvt性质性质第一页，共104页。2例题：某锅炉产生的烟道气的密度为0.8410-3g.ml-1,烟道气的温度为150C，试问欲使烟筒(yn ton g)底部压力比空气低133.3Pa 以保证空气自动流入锅炉，烟筒(yn ton g)的高度应为多少米？（已知空气密度为1.2310-3g.ml-1）解：133.3Pa相当于每cm2面积上有13.60.1 1.36g 的重力。空气密度与烟道气密度之差等于(dngy)1cm 的空气柱高，再乘以烟道高度h应等于(dngy)烟筒底部气体与空气重力之差。第1页/共104页第二页，共104页。3物质(wzh)的状态 Matter St

2、ate 三种主要的聚集(jj)状态 气体（g）、液体（l）和固体（s）气体和液体 流体（fl）液体和固体 凝聚相（cd）液晶由棒状或扁盘状分子构成的物质可能处于(chy)的一种特殊的状态。有流动性，但分子有明显的取向，具有能产生光的双折射等晶体的特性第2页/共104页第三页，共104页。4分子(fnz)的运动 Molecules Motion 物质是由分子构成的一方面分子处于永不休止的热运动之中，主要是分子的平动、转动和振动 无序的起因另一方面，分子间存在着色散(ssn)力、偶极力和诱导力，有时还可能有氢键或电荷转移，使电子云之间还存在着斥力，分子趋向于有序排列。第3页/共104页第四页，共1

3、04页。5分子运动的两方面相对强弱不同，物质(wzh)就呈现不同的聚集状态，并表现出不同的宏观性质。100、101325Pa 下水蒸气的体积(tj)大致是水体积(tj)的1603 倍 其中气体的流动性好，分子(fnz)间距离大，分子(fnz)间作用力小，是理论研究的首选对象。第4页/共104页第五页，共104页。6物质的宏观(hnggun)性质 Macroscope Properties of Matter 包括压力p、体积V、温度(wnd)T、密度、质量m、物质的量n、浓度、内能U等 在众多宏观性质中，p、V、T三者是物理(wl)意义明确又容易测量的基本性质，并且各宏观性质之间有一定的联系。

4、物质的量n不确定时 物质的量n确定时第5页/共104页第六页，共104页。7主要(zhyo)内容：气体(qt)理想气体(l xin q t)实际气体状态方程式分压及分体积定律状态方程式液化及临界现象对应状态原理及压缩因子图第6页/共104页第七页，共104页。81.1 1.1 理想气体理想气体(l xin q t)(l xin q t)状态状态方程方程The State Equation of Ideal Gas The State Equation of Ideal Gas 1 1、理想气体状态方程、理想气体状态方程 the state equation of the state equat

5、ion of ideal gasideal gas2 2、摩尔气体常数、摩尔气体常数 R R mole gas constant R mole gas constant R3 3、理想气体模型及定义、理想气体模型及定义(dngy)(dngy)the model and definition the model and definition of ideal gasof ideal gas4 4、内容讨论、内容讨论 the discussion the discussion第7页/共104页第八页，共104页。91.理想气体(l xin q t)状态方程 the state equation o

6、f ideal gas低压气体实验(shyn)定律：（1）玻义尔定律(R.Boyle,1662):pV 常数(chngsh)（n,T 一定）（2）盖.吕萨克定律(J.Gay-Lussac,1808)：V/T 常数 (n,p 一定)（3）阿伏加德罗定律（A.Avogadro,1811)V/n 常数 (T,p 一定)第8页/共104页第九页，共104页。10以上三式结合 理想气体状态方程 pV=nRT pVm=RT 单位(dnwi)：p Pa V m3 T K n mol R J mol-1 K-1 R 摩尔气体(qt)常数R 8.314510 J mol-1 K-1 第9页/共104页第十页，共

7、104页。112.摩尔(m r)气体常数R mole gas constant R 问题：1）是否可用理想气体状态方程式代入气体物质的量、温 度 、压力及体积求出摩尔气体常数R 值？2）R是否与气体种类、温度、压力均无关？3）在某确定(qudng)压力下，理想气体状态方程式是否适合任何气体？举例(j l)：pV=nRT 如果p=100,V=10,T=100,n=1,则有R=10不等于8.314。第10页/共104页第十一页，共104页。12（1）实际气体的pVT行为并不严格服从(fcng)理想气体状态方程（2）实际气体在p0的极限情况下才严格服从(fcng)理想气体状 态方程第11页/共104

8、页第十二页，共104页。13R 是通过实验(shyn)测定确定出来的例：测300 K时，N2、He、CH4 pVm p 关系，作图利用(lyng)极限外推法 R 是一个(y)对各种气体都适用的常数第12页/共104页第十三页，共104页。14 理想气体状态方程反映的是所有实际气体在p0时的极限情况，是一切(yqi)客观存在的实际气体在极限情况下具有的共性，体现了一种非常简单、非常理想的pVT行为，在极低压力下，不同气体分子不会因结构性质(xngzh)的差异而影响其pVT行为，但随着压力升高不同气体分子就会因其结构性质(xngzh)的差异而影响其pVT行为。结论(jiln)：第13页/共104页

9、第十四页，共104页。153、理想气体模型(mxng)及定义the model and definition of ideal gas（1）分子(fnz)间力吸引力排斥力分子相距较远时，有范德华引力；分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。E吸引(xyn)1/r 6E排斥 1/r nLennard-Jones 理论：n=12式中：A吸引常数；B排斥常数E0r0r兰纳德-琼斯势能曲线第14页/共104页第十五页，共104页。16当实际气体p0时，V 分子(fnz)间距离无限大，则：（1）分子(fnz)间作用力完全消失（2）分子(fnz)本身所占体积可完 全忽略不计 分子间无作用力及分子本身不占体

10、积(tj)是理想气体微观模型的两个基本特征。（2）理想气体(l xin q t)模型第15页/共104页第十六页，共104页。17（3）理想气体(l xin q t)定义理想气体 服从理想气体状态(zhungti)方程式或 服从理想气体模型的气体理想气体状态方程可用于低压气体的近似计算。对于难液化气体（如氢、氧、氮等）适用(shyng)的压力范围宽一些对于易液化气体（如水蒸气、氨气等）适用(shyng)的压力则低一些。第16页/共104页第十七页，共104页。184、讨论(toln)the discussion 理想气体(l xin q t)状态方程式及其应用基本(jbn)公式:pV=nRT

11、pVm=RT 适用条件:理想气体、理想气体混合物、低压实际气体第17页/共104页第十八页，共104页。19(1)指定状态下计算系统(xtng)中各宏观性质(2)p 、V 、T 、n 、m 、M 、(=m/V)基本(jbn)公式:第18页/共104页第十九页，共104页。20例课本p8)用管道输送天然气，当输送压力为 200 kPa，温度为25 oC时，管道内天然气的密度为多少(dusho)？假设天然气可看作是纯的甲烷。解：M甲烷(ji wn)16.04103 kg mol-1第19页/共104页第二十页，共104页。21(2)状态变化时,计算系统(xtng)各宏观性质(3)p 、V 、T 、

12、n 、m 、M 、基本(jbn)公式:第20页/共104页第二十一页，共104页。22当n 一定(ydng)时,当T一定(ydng)时,当p一定(ydng)时,当V一定时,第21页/共104页第二十二页，共104页。23例 某空气 压缩机每分钟吸入101.3kPa,30的空气41.2m3.经压缩后，排出(pi ch)空气的压192.5kPa，温度升高到90。试求每分钟排除空气的体积。解:涉及两个状态(zhungti),入口状态(zhungti)和出口状态(zhungti)入口状态出口状态第22页/共104页第二十三页，共104页。24因为(yn wi)n1=n2所以(suy)得解题关键(gun

13、jin)：找出各状态参量之间的相互联系第23页/共104页第二十四页，共104页。251.2 理想气体理想气体(l xin q t)混合物混合物Mixtures of ideal gasesn n1.混合物的组成混合物的组成n n components of mixturesn n2.道尔顿分压定律道尔顿分压定律(dngl)与与分压力分压力n n Dalton Law and partial pressuren n3.阿马加分体积定律阿马加分体积定律(dngl)与分体积与分体积n n Amagat Law and partial volumen n4.内容讨论内容讨论n n the discu

14、ssion 第24页/共104页第二十五页，共104页。261.混合物的组成(z chn)component of mixtures1)摩尔(m r)分数 x 或 y (mole fraction)xB(或 yB)def nB/nB （单位为1）显然(xinrn)xB =1,yB =1 本书中 气体混合物的摩尔分数一般用 y 表示 液体混合物的摩尔分数一般用 x 表示2)质量分数wB (Mass percent)wB def mB/mB （单位为1）mB =1第25页/共104页第二十六页，共104页。273)体积分数 B (Volume fraction)B def xB V*m,B/xB

15、V*m,B （单位为1）B =1 （V*m为混合前纯物质的摩尔体积）4)混合物的摩尔(m r)质量 Mmix def yB MB 式中：MB 组分 B 的摩尔质量又 m=mB=nB MB=n yB MB=nMmix Mmix=m/n=mB/nB 即混合物的摩尔(m r)质量又等于混合物的总质量除以混合物的总的物质的量第26页/共104页第二十七页，共104页。28 pV=nRT=(nB)RT 及 pV=（m/Mmix)RT 式中：m 混合物的总质量(zhling)Mmix 混合物的摩尔质量(zhling)因理想气体分子间没有相互作用，分子本身又不占体积，所以理想气体的 pVT 性质与气体的种类

16、(zhngli)无关，因而一种理想气体的部分分子被另一种理想气体分子置换，形成的混合理想气体，其pVT 性质并不改变，只是理想气体状态方程中的 n 此时为总的物质的量。理想气体(l xin q t)方程对理想气体(l xin q t)混合物的应用第27页/共104页第二十八页，共104页。29 pB def yB p 式中：pB B气体(qt)的分压 p 混合气体(qt)的总压 yB=1 p=pB 2.道尔顿分压定律(dngl)与分压力Dalton Law and partial pressure1)分压力(yl)定义式适用条件:实际气体混合物和理想气体混合物（分压与总压的关系）第28页/共1

17、04页第二十九页，共104页。30混合理想气体：即理想混合气体的总压等于各组分单独存在于混合气体的T、V时产生(chnshng)的压力总和 道尔顿分压定律2)道尔顿分压定律(dngl)气体(qt)A nA T、V 气体B nB T、V 混合气体N=nA+nB T、VpApBp=pA+pB+第29页/共104页第三十页，共104页。313)理想气体(l xin q t)混合物中某一组分分压适用(shyng)条件:理想气体混合物物理(wl)意义:在理想气体混合物中,某组分的分压等于该组分单独存在并具有与混合物相同温度和相同体积时的压力注意与分压力的区别第30页/共104页第三十一页，共104页。3

18、23.阿马加分体积(tj)定律与分体积(tj)Amagat Law and partial volume理想气体(l xin q t)混合物的总体积V为各组分分体积VB*之和：V=VB*1)阿马加分体积(tj)定律2)理想气体混合物中某一组分的分体积第31页/共104页第三十二页，共104页。33 理想气体(qt)混合物中物质 B的分体积VB*，等于纯气体(qt)B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。物理(wl)意义:阿马(m)加定律表明理想气体混合物的体积具有加和性，在相同温度、压力下，混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。由二定律有：第32页/共104页第三十三页，共104页。34

19、4.讨论(toln)the discussion 5.理想气体混合物分压的计算基本(jbn)公式:第33页/共104页第三十四页，共104页。35例：今有300 K、104.365 kPa 的湿烃类混合气体（含水蒸气的烃类混合气体），其中水蒸气的分压为3.167 kPa，现欲得到除去水蒸气的1 kmol干烃类混合气体，试求：a)应从(yn cn)湿混合气体中除去水蒸气的物质的量；b)所需湿烃类混合气体的初始体积解：本题仅涉及到一种(y zhn)状态 a)设烃类混合气的分压为pA；水蒸气的分压为pB pB=3.167 kPa;pA=p-pB=101.198 kPa1）指定状态(zhungti)下

20、的计算第34页/共104页第三十五页，共104页。36b)所求初始(ch sh)体积为V 由公式(gngsh)pB=yB p=(nB/nB)p,可得第35页/共104页第三十六页，共104页。37例 在恒定温度下，向一容积为1dm3的容器(rngq)中，依次充入初始状态分别为200kPa,1dm3 的气体A和300kPa,2dm3的气体B。A,B 均视为理想气体，且两者间不发生化学反应，则容器(rngq)中气体混合物的总压力为多少？解：本题(bnt)为理想气体等温混合过程，涉及到混合前后两种状态。混合前等温混合混合后2）状态变化(binhu)时的计算第36页/共104页第三十七页，共104页。

21、38混合(hnh)后组分A的分压等于单独存在时与混合(hnh)物具有相同温度、相同体积的压力，即对于组分(zfn)B,混合前后两个状态之间温度、物质的量不变所以有混合(hnh)后的总压第37页/共104页第三十八页，共104页。39小小 结结SummarySummaryn n理想气体状态方程及其应用理想气体状态方程及其应用n n理想气体混合物分压力的概念理想气体混合物分压力的概念(ginin)及计算及计算n n作业作业:n n习题习题 1.5 1.9 1.10 1.16 1.17第38页/共104页第三十九页，共104页。40预习(yx)思考题1、什么是液体的饱和蒸气压？它与哪些因素有关？能否

22、(nn fu)举出日常生活中与饱和蒸气压有关的例子？2、什么是压缩因子？它的物理意义是什么？第39页/共104页第四十页，共104页。41第一章第一章 气体气体(qt)(qt)的的 pVT pVT 性质性质Chapter1 the pVT relationships of gas第40页/共104页第四十一页，共104页。42 主要主要(zhyo)(zhyo)内容内容 实际气体的两个重要性质实际气体的两个重要性质(xngzh)饱和蒸气压饱和蒸气压 临界性质临界性质(xngzh)实际气体实际气体pVT行为的计算行为的计算第41页/共104页第四十二页，共104页。43问题(wnt)：1、什么是液

23、体的饱和蒸气压？它与那些(nxi)因素有关？2、什么是临界点？对应哪些临界参数？3、写出范德华方程的形式？压力和体积修正项的意义？4、压缩因子的定义式和物理意义是什么？5、为什么要提出对应状态原理？内容是什么？6、如何应用普遍化压缩因子图？第42页/共104页第四十三页，共104页。44 1.3 1.3 1.3 1.3 气体的液化及临界气体的液化及临界气体的液化及临界气体的液化及临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)参数参数参数参数 Gases liquidation and Critical Gases liquidation and Critical Gases li

24、quidation and Critical Gases liquidation and Critical paractersparactersparactersparacters1 1、气体的液化、气体的液化(yhu)Gases(yhu)Gases liquidationliquidation2 2、液体的饱和蒸气压、液体的饱和蒸气压 the Saturated Vapour the Saturated Vapour PressurePressure3 3、临界参数、临界参数 Critical Critical parameterparameter4 4、真实气体的、真实气体的p Vmp V

25、m图图 The p Vm diagram of The p Vm diagram of real gasesreal gases第43页/共104页第四十四页，共104页。451、气体(qt)的液化 Gases liquidation气体液化 在一定温度条件下，只要施加足够大的压力(yl)任何实际气体可凝聚为液体的过程。理想气体能不能够被液化(yhu)？为什么？如何从微观角度来理解？第44页/共104页第四十五页，共104页。46h 水蒸气压力很低，容器内充满水蒸气i 逐渐增加活塞上的压力，气体被压缩，体积(tj)减小，压力增大j 压力增加到101.325kPa 时，稍微增加一点外压，容器中开

26、始有水滴出现并不断增多，容器内压力不变；k 水蒸气全部转变为水，容器内压力不变l 继续增加外压，液体被压缩，体积(tj)变化不大恒温(hngwn)下水蒸气的液化(100)第45页/共104页第四十六页，共104页。472、液体(yt)的饱和蒸气压 the Saturated Vapour Pressure气液p*气液平衡(pnghng)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。一定温度下密闭容器中某纯液体处于气液平衡(pnghng)共存时液面上方的蒸气压力，以p*表示1）定义第46页/共104页第四十七页，共104页。48表水、乙醇和苯在不同温度(wnd)下的饱和蒸气压2）性

27、质(xngzh)饱和蒸气压是温度的函数饱和蒸气压是纯物质特有的性质，由其本性决定第47页/共104页第四十八页，共104页。49沸点：当液体的饱和蒸气(zhn q)压与外界压力相等时的温度正常沸点：液体(yt)的饱和蒸气压为101.325kPa时的温度T一定时：pB pB*，B气体(qt)凝结为液体至pBpB*（此规律不受其它气体(qt)存在的影响）相对湿度：液体在某一恒定温度下的饱和蒸气压是该温度下使其蒸气液化所需施加的最小压力第48页/共104页第四十九页，共104页。50思考题：1、25时，A,B两个抽空的容器中分别装入10g和20g水，当达到(d do)气液平衡时，两个容器中的水蒸气压

28、力pA和pB之间的关系为。第49页/共104页第五十页，共104页。512、水100时的饱和蒸气压为101.325kPa。将盛有水的敞口烧杯放在大气压力为101.325kPa 的房间里的电炉上加热。当水温上升(shngshng)到100时，水开始沸腾。此时烧杯上方水蒸气和空气的总压是否应为2101.325kPa？思考题：解：当水温升至100时，水将开始沸腾，并不断蒸发为水蒸气扩散到空气中，但由于该系统为敞开系统，扩散到空气中的水蒸气并未饱和，空气中的水蒸气与烧杯中的水并未处于气液平衡状态，所以(suy)其分压并非水的饱和蒸气压。即其分压并不等于101.325kPa，此时烧杯上方水蒸汽和空气的总

29、压应为101.325kPa。第50页/共104页第五十一页，共104页。523、临界(ln ji)参数 Critical paracters 由表可知：p*=f(T)T，p*当TTc 时，液相消失，加压不再可使气体(qt)液化。临界温度Tc ：使气体能够(nnggu)液化所允许的最高温度临界压力pc :临界温度时的饱和蒸气压 在临界温度下使气体液化所需的最低压力临界体积Vc ：临界温度和压力下的体积Tc、pc、Vc 统称为物质的临界参数临界参数是物质的特性参数第51页/共104页第五十二页，共104页。534、真实气体的p Vm图三个区域(qy)：T Tc T Tc T=TcT4T3TcT2T

30、1T1T2TcT3T4g1g2g1g2l1l2l1l2Vm/Vmp/p图1.3.1真实气体p-Vm等温线示意图C第52页/共104页第五十三页，共104页。54T4T3TcT2T1T1T2TcT3T4g1g2g1g2l1l2l1l2Vm/Vmp/p图1.3.1真实气体p-Vm等温线示意图C1)T Tc无论加多大压力，气态不再变为液体，等温线为一光滑(gung hu)曲线T4T3TcT2T1T1T2TcT3 TBT=TBT TB:p ，pVm T=TB:p,pVm开始(kish)不变，然后增加T=TB:p,pVm先下降，后增加同一种气体(qt)在不同温度的 pVmp 曲线有 三种类型第61页/共

31、104页第六十二页，共104页。632）波义尔温度(wnd)波义尔温度(wnd)TB：波义耳温度是物质(wzh)（气体）的一个特性波义耳温度高，气体易液化TB 一般为Tc 的2-2.5 倍；第62页/共104页第六十三页，共104页。642、范德华方程(fngchng)(1)范德华方程(fngchng)理想气体状态方程 pVm=RT 实质(shzh)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范德华方程的实际气体模型：引入压力修正项和体积修正项第63页/共104页第六十四页，共104页。65实际气体：1)分子(fnz)间有相互作用力器壁内部分子靠近器壁的分子

32、分子间相互作用减弱了分子对器壁的碰撞(pn zhun)，所以：p=p理p内 p内=a/Vm2 p理=p+p内=p+a/Vm2第64页/共104页第六十五页，共104页。662)分子本身占有(zhnyu)体积 1 mol 真实气体所占空间(Vmb)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,Vm ,范德华方程(fngchng)理想气体状态方程(fngchng)第65页/共104页第六十六页，共104页。67(2)范德华常数与临界(ln ji)常数的关系临界点时有：将 Tc 温度时的 p-Vm关系以范德华方程表示：

33、对其进行(jnxng)一阶、二阶求导，并令其导数为0，有：第66页/共104页第六十七页，共104页。68联立求解(qi ji)，可得：一般以Tc、pc 求算 a、b第67页/共104页第六十八页，共104页。69(3)范德华方程(fngchng)的应用临界温度以上：范德华方程(fngchng)与实验p-Vm等温线符合较好临界温度以下：气液共存区，范德华方程计算出现 一极大(j d)，一极小；T4T3TcT2T1T1T2TcT3 Tc 时，Vm有 一个实根，两个(lin)虚根，虚根无意义；T=Tc时，如 p=pc：Vm 有三个相等(xingdng)的实根；如 p pc：有一个实根，二个虚根，实

34、根为Vm；T Tc时，如 p=p*：有三个实根，最大值为Vm(g)最小值为Vm(l)如 p Tc，解三次方程应得一个实根，二个虚根(x n)将 以上数据代入范德华方程：Vm37.09 10-4 Vm29.013 10-8 Vm3.856 10-12 0解得：Vm=5.606 10-4 m3mol-1第71页/共104页第七十二页，共104页。733.维里方程(fngchng)Virial:拉丁文“力”的意思Kammerling-Onnes 于二十世纪初提出(t ch)的经验式式中：B，C，D B，C，D 分别为第二、第三、第四维里系数第72页/共104页第七十三页，共104页。74 维里方程后

35、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(yngxing)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(yngxing)当 p 0 时，Vm 维里方程(fngchng)理想气体状态方程(fngchng)第73页/共104页第七十四页，共104页。754.其它重要(zhngyo)方程举例(1)RK(Redlich-Kwong)方程式中：a,b 为常数，但不同于范德华方程中的常数适用(shyng)于烃类等非极性气体第74页/共104页第七十五页，共104页。76(2)B-W-R(Benedict-webb

36、-Rubin)方程式中：A0、B0、C0、a、b、c 均为常数 为 8 参数方程，较适用于碳氢化合物气体的计算(3)贝塞罗（Berthelot)方程在范德华方程的基础上，考虑了温度的影响第75页/共104页第七十六页，共104页。77真实气体状态方程的共同特点：1）方程中均含有若干个反映各气体不同性质的特性参数(cnsh)；2）气体压力趋于0时，方程都可还原为理想气体状态方程真实气体状态方程一般(ybn)分为经验、半经验两类。第76页/共104页第七十七页，共104页。78 1.5 1.5 1.5 1.5 对应状态原理对应状态原理对应状态原理对应状态原理(yunl)(yunl)(yunl)(y

37、unl)及普适及普适及普适及普适化化化化 压缩因子图压缩因子图压缩因子图压缩因子图 the Law of Corresponding the Law of Corresponding the Law of Corresponding the Law of Corresponding States and States and States and States and the Popular the Popular the Popular the Popular Compressibility Factor Chart Compressibility Factor Chart Compress

38、ibility Factor Chart Compressibility Factor Chart 1 1、压缩、压缩(y su)(y su)因子因子 Compressibility FactorCompressibility Factor2 2、对应状态原理、对应状态原理 Law of Corresponding Law of Corresponding StatesStates3 3、普遍化压缩、普遍化压缩(y su)(y su)因子图因子图 Popular Popular Compressibility Factor Compressibility Factor ChartChart第7

39、7页/共104页第七十八页，共104页。79 实际气体的两个重要性质 饱和蒸气压 临界(ln ji)性质 实际气体pVT行为的描述和计算第78页/共104页第七十九页，共104页。80描述真实气体的pVT关系的方法：1）引入压缩(y su)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-范德华方程3）使用经验公式或半经验公式，如维里方程真实气体(qt)状态方程的共同特点：1）方程中均含有若干个反映各气体(qt)不同性质的特性参数；2）气体(qt)压力趋于0时，方程都可还原为理想气体(qt)状态方程第79页/共104页第八十页，共104页。811.以压缩(y su)因

40、子Z 修正的真实气体状态方程引入压缩因子(ynz)来修正理想气体状态方程，描述实际气体的 pVT 性质：pV=ZnRT 或 pVm=ZRT第80页/共104页第八十一页，共104页。822.压缩(y su)因子 Compressibility Factor1）定义(dngy)式压缩(y su)因子的量纲为一第81页/共104页第八十二页，共104页。832）物理(wl)意义理想气体 Z1真实气体 Z 1：难压缩（T,P相同(xin tn)时）Z 的大小反映(fnyng)了真实气体对理想气体的偏差程度第82页/共104页第八十三页，共104页。843）计算(j sun)Z 查压缩因子图，或由维里

41、方程等公式计算由 pVT 数据拟合得到 Z p关系 维里方程实质是将压缩(y su)因子表示成 Vm 或 p的级数关系。第83页/共104页第八十四页，共104页。854）临界(ln ji)压缩因子Critical Compressibility Factor临界点时的 Zc:多数物质的 Zc:0.26 0.29用临界参数与范德华常数的关系计算得：Zc=3/8=0.375 区别说明范德华方程只是(zhsh)一个近似的模型，与真实情况有一定的差别第84页/共104页第八十五页，共104页。862.对应状态原理(yunl)Law of Corresponding States在已知的Zc值中80介

42、于0.250.30之间；大部分球形分子的气体，Zc值均在0.29左右，说明在临界状态各种实际气体与理想气体的偏离是近乎(jn hu)相同的。1）临界(ln ji)压缩因子 Critical Compressibility Factor第85页/共104页第八十六页，共104页。87定义：pr 对比压力Vr 对比体积Tr 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(pinl)临界点的倍数，量纲均为12）对比(dub)参数 Reduced Paracters第86页/共104页第八十七页，共104页。88 各种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(jyu)相同的

43、数值。我们就称这些气体处于相同的对比状态或处于对应状态。3）对应状态原理(yunl)第87页/共104页第八十八页，共104页。893.普遍化范德华方程(fngchng)将 代入范德华方程(fngchng)得-普遍化范德华方程(fngchng)第88页/共104页第八十九页，共104页。904.普遍化压缩(y su)因子图Popular Compressibility Factor Chart将对比参数引入压缩因子，有：Zc 近似(jn s)为常数（Zc 0.270.29)当pr,Vr,Tr 相同时，Z大致相同，Z=f(Tr,pr)适用于所有真实气体,用图来表示(biosh)压缩因子图1）pV

44、T关系的普遍化计算第89页/共104页第九十页，共104页。91第90页/共104页第九十一页，共104页。922）普遍化压缩(y su)因子图第91页/共104页第九十二页，共104页。931.pr0,Z 12.pr,Z从小于1经一最低点变为大于1，反映气体低压(dy)时易压缩，高压时难压缩3.Tr1,(T1,TTr 表明气体不可能(knng)被液化第101页/共104页第一百零二页，共104页。103 小小小小 结结结结 实际气体的两个重要性质实际气体的两个重要性质 饱和蒸气压饱和蒸气压 临界性质临界性质 实际气体实际气体pVT行为的计算行为的计算(j sun)低压下，近似用理想气体状态方

45、程低压下，近似用理想气体状态方程 中等压力以下，近似用范德华方程中等压力以下，近似用范德华方程 中等或更高压力下用普遍化压缩因子图中等或更高压力下用普遍化压缩因子图第102页/共104页第一百零三页，共104页。104Waals,J.D.van derb.Nov.23,1837,Leiden,Neth.d.March 9,1923,Amsterdam Dutch physicist,winner of the 1910 Nobel Prize for Physics for his research on the gaseous and liquid states of matter.His

46、work made the study of temperatures near absolute zero possible.A self-educated man who took advantage of the opportunities offered by the University of Leiden,van der Waals first attracted notice in 1873 with his doctoral treatise On the Continuity of the Liquid and Gaseous State,for which he was a

47、warded a doctorate.In pursuing his research,he knew that the ideal-gas law could be derived from the kinetic theory of gases if it could be assumed that gas molecules have zero volume and that there are no attractive forces between them.Taking into account that neither assumption is true,in 1881 he

48、introduced into the law two parameters(representing size and attraction)and worked out a more exact formula,known as the van der Waals equation.Since the parameters were distinct for each gas,he continued his work and arrived at an equation(the law of corresponding states)that is the same for all su

49、bstances.It was this work that brought him the Nobel Prize and also led Sir James Dewar of England and Heike Kamerlingh Onnes of The Netherlands to the determination of the necessary data for the liquefaction of hydrogen and helium.Van der Waals was appointed professor of physics at the University of Amsterdam in 1877,a post he retained until 1907.The van der Waals forces,weak attractive forces between atoms or molecules,were named in his honour.第103页/共104页第一百零四页，共104页。