教學(xué)第1章氣體的pvt關(guān)系課件

第一章氣體的PVT關(guān)系§1.1理想氣體的狀態(tài)方程§1.2理想氣體混合物§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程§1.5對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖2022/11/26第一章氣體的PVT關(guān)系§1.1理想氣體的狀態(tài)方程§1.21§1.1理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體的狀態(tài)方程2022/11/26§1.1理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體的狀態(tài)方程2022解：例：計(jì)算25℃，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的分子量為29）2022/11/26解：例：計(jì)算25℃，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的分3

不可無限壓縮2.理想氣體模型理想氣體微觀模型：分子間無相互作用，分子本身無體積。2022/11/26不可無限壓縮2.理想氣體模型理想43.摩爾氣體常數(shù)pVmN2HeCH4p理想氣體2022/11/263.摩爾氣體常數(shù)pVmN2HeCH4p理想氣體2022/115§1.2理想氣體混合物1.混合物組成表示：對(duì)于物質(zhì)B顯然量綱為1用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示:(x表示氣體，y表示液體）2022/11/26§1.2理想氣體混合物1.混合物組成表示：對(duì)于物質(zhì)B顯然6量綱為1用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:

2022/11/26量綱為1用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:2022/11/227用體積分?jǐn)?shù)表示:

2022/11/26用體積分?jǐn)?shù)表示:2022/11/2282.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的摩爾質(zhì)量2022/11/262.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的摩爾質(zhì)量293.道爾頓分壓定律分壓力:2022/11/263.道爾頓分壓定律分壓力:2022/11/2210理想氣體混合物中某一組分的分壓力等于這個(gè)組分以同混合物相同的溫度和體積單獨(dú)存在時(shí)的壓力?！罓栴D定律2022/11/26理想氣體混合物中某一組分的2022/11/22114.阿馬加定律2022/11/264.阿馬加定律2022/11/2212理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以同混合物相同的溫度和壓力且單獨(dú)存在時(shí)的分體積之和?！ⅠR加定律2022/11/26理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以同混合2022/11/213例.空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求101.325kPa、25℃時(shí)的1m3空氣中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到1摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（將空氣近似看成理想氣體）2022/11/26例.空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求2022/11/2214解：2022/11/26解：2022/11/22152022/11/262022/11/2216§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)1.液體的飽和蒸氣壓P＝P飽和飽和蒸氣壓：一定溫度下，與液體成平衡的飽和蒸氣所具有的壓力。液相氣相飽和液體飽和蒸氣2022/11/26§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)1.液體的飽和蒸氣壓P＝P17(2)飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)，同各物質(zhì)在不同溫度下其飽和蒸氣壓不同（隨著溫度的升高，飽和蒸氣壓急速增大）。(1)飽和蒸氣壓受物質(zhì)的本性決定(不同物質(zhì)在同一溫度下具有不同的飽和蒸氣壓)。(3)飽和蒸氣壓受組成的影響。2022/11/26(2)飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)，同各物質(zhì)在不同溫度下其飽和蒸氣壓18當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等，液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為沸點(diǎn)。當(dāng)外界壓力為101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。2022/11/26當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等，液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度19在北方，人們?yōu)槭裁丛诙靖杏X氣候干燥，而夏季感覺天氣悶熱？問：北方冬季的相對(duì)濕度一般在30%左右，液體水很容易蒸發(fā)為水蒸氣；而夏季的相對(duì)濕度最高時(shí)可達(dá)90%，幾乎接近飽和蒸氣壓，這時(shí)的水就不容易蒸發(fā)為水蒸氣。

我們把大氣中水蒸氣的壓力達(dá)到其飽和蒸氣壓時(shí)的情況，稱為相對(duì)濕度（）為100%。

2022/11/26在北方，人們?yōu)槭裁丛诙靖杏X氣候干燥，而夏季問：北方冬季的相20

能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫度。用TC或tC表示。2.臨界參數(shù)臨界溫度時(shí)的飽和蒸氣壓稱為臨界壓力，用pC表示。臨界溫度和臨界壓力下的摩爾體積為臨界摩爾體積Vm,C。此時(shí)的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。TC、pC、Vm,C統(tǒng)稱為臨界參數(shù)。2022/11/26能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫213.真實(shí)氣體的的p－Vm圖及氣體的液化臨界點(diǎn)T1T5T4TcT3T2pVmT<TcT>TcT=Tc超臨界流體

2022/11/263.真實(shí)氣體的的p－Vm圖及氣體的液化臨界點(diǎn)T1T5T4T22§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程1.真實(shí)氣體的pVm－p圖及波義爾溫度2022/11/26§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程1.真實(shí)氣體的pVm－p圖及波23pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm隨p的增加而增加；（2）

pVm隨p的增加，開始不變，然后增加；（3）

pVm隨p的增加，開始先下降，然后再上升。波義爾溫度TB。p2022/11/26pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm隨p的增加而增加；242.范德華方程pVm=RT是分子間無相互作用力時(shí)表觀的壓力是每摩爾氣體分子自由活動(dòng)的空間2022/11/262.范德華方程pVm=RT是分子間無相互作用力時(shí)表觀的壓力25對(duì)于實(shí)際氣體：①分子間有相互作用力（主要中長(zhǎng)程吸引力）

p=p理-p內(nèi)p內(nèi)=a/V2mp理=p+a/V2ma：大于0，一般說來分子間引力越大，則值越大，只與氣體種類有關(guān)，與溫度條件無關(guān)，單位：2022/11/26對(duì)于實(shí)際氣體：①分子間有相互作用力（主要中長(zhǎng)程吸引力）p=26②分子本身占有體積1mol真實(shí)氣體分子自由活動(dòng)的空間：1mol分子由于自身占有體積的修正項(xiàng)（為每摩爾真實(shí)氣體因分子本身占有體積而使分子自由活動(dòng)空間減小的數(shù)值）。是物質(zhì)本身的一種特性常數(shù)，與溫度無關(guān)，是1mol硬球氣體分子本身體積的4倍。單位：——范德華方程：——范德華常數(shù)這時(shí)范德華方程→理想氣體狀態(tài)方程2022/11/26②分子本身占有體積1mol真實(shí)氣體分子自由活動(dòng)的空間：1m27范德華常數(shù)與臨界參數(shù)的關(guān)系由于較難測(cè)準(zhǔn)，一般以求算2022/11/26范德華常數(shù)與臨界參數(shù)的關(guān)系由于較難測(cè)準(zhǔn)，一般以求算2022/283.維里方程式中（括號(hào)內(nèi)的數(shù)值趨近于1）分別稱為第二、第三、第四維里系數(shù)。它們都是溫度的函數(shù)，并與氣體的本性有關(guān)。當(dāng)這時(shí)維里方程→理想氣體狀態(tài)方程2022/11/263.維里方程式中（括號(hào)內(nèi)的數(shù)值趨近于1）分別稱為第二、第三294.其它方程舉例（1）R-Kequation(Redlichandkwong)（2）B-W-R(Benedict-Webb-Rubin)方程

（3）貝塞羅（Berthelot）方程

2022/11/264.其它方程舉例（1）R-Kequation(R30§1.5對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖1.壓縮因子真實(shí)氣體pV=ZnRTZ—壓縮因子或

pVm=ZRT對(duì)于理氣，Z=pVm(理氣)/RT=12022/11/26§1.5對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖1.壓縮因子真實(shí)氣體31Z<1，Vm(真實(shí))<Vm(理想)，氣體易壓縮Z>1，Vm(真實(shí))>Vm(理想)，難壓縮真實(shí)氣體Z隨溫度、壓力的種類而變化2022/11/26Z<1，Vm(真實(shí))<Vm(理想)，氣體易壓縮322.對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)比參數(shù)：Tr=T/TC對(duì)比溫度pr=p/pC對(duì)比壓力Vr=V/VC對(duì)比體積對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理——各種不同的氣體，只要兩個(gè)對(duì)比參數(shù)相同，則第三個(gè)也相同。不同氣體的對(duì)比參數(shù)相同時(shí)，壓縮因子也相同。2022/11/262.對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)比參數(shù)：Tr=T/TC對(duì)比333.普遍化壓縮因子圖(略)2022/11/263.普遍化壓縮因子圖(略)2022/11/2234第一章氣體的PVT關(guān)系§1.1理想氣體的狀態(tài)方程§1.2理想氣體混合物§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程§1.5對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖2022/11/26第一章氣體的PVT關(guān)系§1.1理想氣體的狀態(tài)方程§1.235§1.1理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體的狀態(tài)方程2022/11/26§1.1理想氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體的狀態(tài)方程20236解：例：計(jì)算25℃，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的分子量為29）2022/11/26解：例：計(jì)算25℃，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的分37

不可無限壓縮2.理想氣體模型理想氣體微觀模型：分子間無相互作用，分子本身無體積。2022/11/26不可無限壓縮2.理想氣體模型理想383.摩爾氣體常數(shù)pVmN2HeCH4p理想氣體2022/11/263.摩爾氣體常數(shù)pVmN2HeCH4p理想氣體2022/1139§1.2理想氣體混合物1.混合物組成表示：對(duì)于物質(zhì)B顯然量綱為1用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示:(x表示氣體，y表示液體）2022/11/26§1.2理想氣體混合物1.混合物組成表示：對(duì)于物質(zhì)B顯然40量綱為1用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:

2022/11/26量綱為1用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:2022/11/2241用體積分?jǐn)?shù)表示:

2022/11/26用體積分?jǐn)?shù)表示:2022/11/22422.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的摩爾質(zhì)量2022/11/262.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的摩爾質(zhì)量2433.道爾頓分壓定律分壓力:2022/11/263.道爾頓分壓定律分壓力:2022/11/2244理想氣體混合物中某一組分的分壓力等于這個(gè)組分以同混合物相同的溫度和體積單獨(dú)存在時(shí)的壓力?！罓栴D定律2022/11/26理想氣體混合物中某一組分的2022/11/22454.阿馬加定律2022/11/264.阿馬加定律2022/11/2246理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以同混合物相同的溫度和壓力且單獨(dú)存在時(shí)的分體積之和。————阿馬加定律2022/11/26理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以同混合2022/11/247例.空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求101.325kPa、25℃時(shí)的1m3空氣中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到1摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（將空氣近似看成理想氣體）2022/11/26例.空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求2022/11/2248解：2022/11/26解：2022/11/22492022/11/262022/11/2250§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)1.液體的飽和蒸氣壓P＝P飽和飽和蒸氣壓：一定溫度下，與液體成平衡的飽和蒸氣所具有的壓力。液相氣相飽和液體飽和蒸氣2022/11/26§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)1.液體的飽和蒸氣壓P＝P51(2)飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)，同各物質(zhì)在不同溫度下其飽和蒸氣壓不同（隨著溫度的升高，飽和蒸氣壓急速增大）。(1)飽和蒸氣壓受物質(zhì)的本性決定(不同物質(zhì)在同一溫度下具有不同的飽和蒸氣壓)。(3)飽和蒸氣壓受組成的影響。2022/11/26(2)飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)，同各物質(zhì)在不同溫度下其飽和蒸氣壓52當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等，液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為沸點(diǎn)。當(dāng)外界壓力為101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。2022/11/26當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等，液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度53在北方，人們?yōu)槭裁丛诙靖杏X氣候干燥，而夏季感覺天氣悶熱？問：北方冬季的相對(duì)濕度一般在30%左右，液體水很容易蒸發(fā)為水蒸氣；而夏季的相對(duì)濕度最高時(shí)可達(dá)90%，幾乎接近飽和蒸氣壓，這時(shí)的水就不容易蒸發(fā)為水蒸氣。

我們把大氣中水蒸氣的壓力達(dá)到其飽和蒸氣壓時(shí)的情況，稱為相對(duì)濕度（）為100%。

2022/11/26在北方，人們?yōu)槭裁丛诙靖杏X氣候干燥，而夏季問：北方冬季的相54

能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫度。用TC或tC表示。2.臨界參數(shù)臨界溫度時(shí)的飽和蒸氣壓稱為臨界壓力，用pC表示。臨界溫度和臨界壓力下的摩爾體積為臨界摩爾體積Vm,C。此時(shí)的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。TC、pC、Vm,C統(tǒng)稱為臨界參數(shù)。2022/11/26能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫553.真實(shí)氣體的的p－Vm圖及氣體的液化臨界點(diǎn)T1T5T4TcT3T2pVmT<TcT>TcT=Tc超臨界流體

2022/11/263.真實(shí)氣體的的p－Vm圖及氣體的液化臨界點(diǎn)T1T5T4T56§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程1.真實(shí)氣體的pVm－p圖及波義爾溫度2022/11/26§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程1.真實(shí)氣體的pVm－p圖及波57pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm隨p的增加而增加；（2）

pVm隨p的增加，開始不變，然后增加；（3）

pVm隨p的增加，開始先下降，然后再上升。波義爾溫度TB。p2022/11/26pVmT>TBT=TBT<TB（1）pVm隨p的增加而增加；582.范德華方程pVm=RT是分子間無相互作用力時(shí)表觀的壓力是每摩爾氣體分子自由活動(dòng)的空間2022/11/262.范德華方程pVm=RT是分子間無相互作用力時(shí)表觀的壓力59對(duì)于實(shí)際氣體：①分子間有相互作用力（主要中長(zhǎng)程吸引力）

p=p理-p內(nèi)p內(nèi)=a/V2mp理=p+a/V2ma：大于0，一般說來分子間引力越大，則值越大，只與氣體種類有關(guān)，與溫度條件無關(guān)，單位：2022/11/26對(duì)于實(shí)際氣體：①分子間有相互作用力（主要中長(zhǎng)程吸引力）p=60②分子本身占有體積1mol真實(shí)氣體分子自由活動(dòng)的空間：1mol分子由于自身占有體積的修正項(xiàng)（為每摩爾真實(shí)氣體因分子本身占有體積而使分子自由活動(dòng)空間減小的數(shù)值）。是物質(zhì)本身的一種特性常數(shù)，與溫度無關(guān)，是1mol硬球氣體分子本身體積的4倍。單位：——范德華方程：——范德華常數(shù)這時(shí)范德華方程→理想氣體狀態(tài)方程2022/11/26②分子本身占有體積1mol真實(shí)氣體分子自由活動(dòng)的空間：1m61范德華常數(shù)與臨界參數(shù)的關(guān)系由于較難測(cè)準(zhǔn)，一般以求算2022/11/26范德華常數(shù)與臨界參數(shù)的關(guān)系由于較難測(cè)準(zhǔn)，一般以求算2022/623.維里方程式中（括號(hào)內(nèi)的數(shù)值趨近于1）分別稱為第二、第三、第四維里系數(shù)。它們都是溫度的函數(shù)，并與