大學(xué)物理-章-氣體課件

物理化學(xué)（第五版）上冊電子課件第一章氣體2022/10/19物理化學(xué)（第五版）上冊電子課件第一章氣體2022/10/本章作業(yè)2022/10/19（Page59）2、4、11、12、13、17~21本章作業(yè)2022/10/15（Page59）第一章氣體1.1概述1.3理想氣體1.4真實氣體1.2氣體分子動理論2022/10/19第一章氣體1.1概述1.3

1.1概述氣態(tài)(gas)；固態(tài)(solid)；液態(tài)(liquid)；等離子體(plasma)；第五態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)2022/10/191.1概述氣態(tài)(gas)；物質(zhì)的狀態(tài)2022/10/1.3理想氣體1.3.1理想氣體模型(idealgasmodel)分子間無吸引力、分子本身無體積的完全彈性質(zhì)點(diǎn)模型如何理解？2022/10/191.3理想氣體1.3.1理想氣體模型(idealga1、氣體是大量分子的集合體（將氣體分子當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)）；2、氣體分子不斷地做無規(guī)則的熱運(yùn)動，均勻分布在整個容器中；3、氣體分子在運(yùn)動過程中的碰撞為完全彈性碰撞。

高溫或低壓下的氣體近似可看作理想氣體2022/10/191、氣體是大量分子的集合體（將氣體分子當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)）；

1.3.2低壓氣體的經(jīng)驗定律在較低壓力下,保持氣體的溫度和物質(zhì)的量不變,氣體的體積與壓力的乘積為常數(shù)。不變(1)Boyle-Marriotte定律2022/10/191.3.2低壓氣體的經(jīng)驗定律在較低壓力下,保持(2)Charles-Gay-Lussac定律保持氣體的壓力和物質(zhì)的量不變,氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。不變2022/10/19(2)Charles-Gay-Lussac定律(3)Avogadro定律在相同溫度和壓力下，相同體積的任何氣體，含有的氣體分子數(shù)相同。不變相同的T，p下1mol任何氣體所占有的體積相同。2022/10/19(3)Avogadro定律在相同溫度和壓力下，

1.3.3理想氣體狀態(tài)方程注意事項：1、使用時注意單位與R值的配套；2、嚴(yán)格地講，其只能適用于理想氣體。可以用于溫度不太低、壓力不太高的實際氣體（realgas）。2022/10/191.3.3理想氣體狀態(tài)方程注意事項：2022/10/摩爾氣體常數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值可以由實驗測定。在一定溫度下時，當(dāng)同一數(shù)值p/MPaN2HeCH4pVm/J·mol-1理想氣體例：測

300K

時，N2、He、CH4，

pVm

-p關(guān)系，作圖

p0時：

pVm=

2494.35J

mol-1

R

=

pVm

/T

=

8.3145Jmol-1

K-1

1.3.3理想氣體狀態(tài)方程2022/10/19摩爾氣體常數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)值可以由實驗測定。在一定溫度下時，當(dāng)同一在壓力趨于0的極限條件下，各種氣體的行為均服從pVm=

RT

的定量關(guān)系，R是一個對各種氣體都適用的常數(shù)。

1.3.3理想氣體狀態(tài)方程2022/10/19在壓力趨于0的極限條件下，各種氣體的行為均服從p

1.3.4理想氣體混合物1.混合物組成表示法2.Dalton分壓定律3.Amagat分體積定律2022/10/191.3.4理想氣體混合物1.混合物組成表示法2.

1.3.4理想氣體混合物氣體混合物若干種氣體混合在一起，形成均勻的氣體混合物2022/10/191.3.4理想氣體混合物氣體混合物若

1.3.4.1混合物組成表示法1.B的摩爾分?jǐn)?shù)稱為B的摩爾分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)單位為1混合物中所有物質(zhì)的量的加和表示氣相中B的摩爾分?jǐn)?shù)2022/10/191.3.4.1混合物組成表示法1.B的摩爾分?jǐn)?shù)

1.3.4.1混合物組成表示法2.B的體積分?jǐn)?shù)稱為B的體積分?jǐn)?shù)單位為1混合前純B的體積混合前各純組分體積的加和2022/10/191.3.4.1混合物組成表示法2.B的體積分?jǐn)?shù)

1.3.4.1混合物組成表示法3.B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為1B組分的質(zhì)量混合物中所有物質(zhì)質(zhì)量的加和2022/10/191.3.4.1混合物組成表示法3.B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

1.3.4.2Dalton分壓定律B的分壓等于相同T，V下單獨(dú)存在時的壓力總壓等于相同T，V下，各組分的分壓之和Dalton分壓定律原則上只適用于理想氣體2022/10/191.3.4.2Dalton分壓定律B的分壓等于相同

1.3.4.3Amagat分體積定律在相同的溫度T和總壓力p的條件下

V，p是系統(tǒng)的總體積和壓力，Amagat分體積定律原則上只適用于理想氣體2022/10/191.3.4.3Amagat分體積定律在相同的溫度T

1.4真實氣體2.液體的飽和蒸氣壓3.臨界狀態(tài)4.真實氣體的p-Vm圖5.真實氣體的狀態(tài)方程1.真實氣體的壓縮因子和Boyle溫度6.對比態(tài)定律7.壓縮因子圖8.分子間作用力2022/10/191.4真實氣體2.液體的飽和蒸氣壓3.臨界狀1.4.1真實氣體的壓縮因子和Boyle溫度1.壓縮因子（Thecompressibilityfactor）Z=1，idealgasesZ＞1，難被壓縮Z＜1，易被壓縮2022/10/191.4.1真實氣體的壓縮因子和Boyle溫度1.壓縮因子（2.TheBoyletemperature(TB)

溫度T一定時，理想氣體的pVm與壓力無關(guān)，但真實氣體的pVm與壓力有關(guān)。在同一溫度、不同氣體，或同一氣體、不同溫度的情況下，pVm

-p曲線都有左圖所示三種類型。(1)pVm

隨

p增加而上升；(2)pVm

隨

p增加，開始不變，然后增加(3)pVm

隨

p增加，先降后升。p

pVm圖1.4.1氣體在不同溫度下的pVm－p

圖T>TBT=TBT<TB2022/10/192.TheBoyletemperature(TB)對任何氣體都有一個特殊溫度-波義爾溫度

TB，在該溫度下，壓力趨于零時，pVm-p等溫線斜率為零。DefinitionoftheBoyletemperature2022/10/19對任何氣體都有一個特殊溫度-波義爾溫度TT>TB

：p增加，pVm增加，對應(yīng)于上圖；T=TB

：p增加，pVm開始不變，后增加，對應(yīng)于中圖；T<TB

：p增加，pVm先下降，后增加，對應(yīng)于下圖。ppVm圖1.4.1氣體在不同溫度下的pVm－p

圖T>TBT=TBT<TB2022/10/19T>TB：p增加，pVm增加，對應(yīng)于上圖；ppVm

1.4.2液體的飽和蒸氣壓在密閉容器內(nèi),蒸發(fā)與凝聚速率相等時,在一定溫度下,這時蒸氣的壓力,稱為達(dá)氣-液平衡,該溫度時的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓是物質(zhì)的性質(zhì)2022/10/191.4.2液體的飽和蒸氣壓在密閉容器內(nèi),蒸發(fā)與凝聚速

1.4.3臨界狀態(tài)臨界溫度在該溫度之上無論用多大壓力,都無法使氣體液化臨界狀態(tài)氣-液界面消失,混為一體臨界參數(shù)高于稱為超臨界流體超臨界流體2022/10/191.4.3臨界狀態(tài)臨界溫度在該溫度之上無論用多大壓力

1.4.4真實氣體的p-Vm圖pglT1<T2<Tc<T3Criticalpoint2022/10/191.4.4真實氣體的p-Vm圖pglT1<T2<T

1.4.4真實氣體的p-Vm圖pglC為臨界點(diǎn)2022/10/191.4.4真實氣體的p-Vm圖pglC為臨界點(diǎn)20

1.4.5真實氣體的狀態(tài)方程1.vanderWaals方程2.從臨界參數(shù)求a,b值3.vanderWaals方程的應(yīng)用4.Virial型方程2022/10/191.4.5真實氣體的狀態(tài)方程1.vander

1.4.5.1vanderWaals方程荷蘭科學(xué)家vanderWaals對理想氣體狀態(tài)方程作了兩項修正：（1）1mol分子自身占有體積為

b（2）1mol分子之間有作用力，即內(nèi)壓力vanderWaals方程為：2022/10/191.4.5.1vanderWaals方程

1.4.5.1vanderWaals方程vanderWaals方程為：或a，b

稱為vanderWaals

常數(shù)a的單位：b的單位：2022/10/191.4.5.1vanderWaals方程vaVanderwalls氣體的Boyle溫度2022/10/19Vanderwalls氣體的Boyle溫度2022/102022/10/192022/10/15

1.4.5.2從臨界參數(shù)求a,b值vanderWaals方程改寫為：2022/10/191.4.5.2從臨界參數(shù)求a,b值vander2022/10/192022/10/15

1.4.5.3

vanderWaals方程的應(yīng)用(2)已知的值，(1)計算等溫線氣-液平衡線出現(xiàn)極大值和極小值

找出真實氣體之間的關(guān)系2022/10/191.4.5.3vanderWaals方程的應(yīng)用(2

1.4.5.4Virial

方程式中：

稱為第一、第二、第三、Virial系數(shù)2022/10/191.4.5.4Virial方程式中：稱為第一、第二1.4.5.5其它方程1、顯壓型p=f(T,V,n)(1)ThevanderWallsequationofstate2022/10/191.4.5.5其它方程1、顯壓型p=f(T,V(2)TheDietericiequationofstate(3)TheBerthelotequationofstate2022/10/19(2)TheDietericiequationof2、顯容型V=f(T,p,n)TheCallendarequationofstate2022/10/192、顯容型V=f(T,p,n)TheCall1.4.6對比態(tài)定律（Lawofcorrespondingstate)1.β,π,τReducedpressureReducedvolumeReducedtemperature2022/10/191.4.6對比態(tài)定律（Lawofcorrespondi2.VanderWaals’sequationofcorrespondingstate3.Thelawofcorrespondingstate2022/10/192.VanderWaals’sequationof應(yīng)用:1、處于相同對比狀態(tài)的不同氣體具有相同的物理性質(zhì)，如粘滯性、折光率等。2、處于相同對比狀態(tài)的氣體具有大致相同的Z和Zc。2022/10/19應(yīng)用:2022/10/151.4.7

Compressibilityfactorchart