理想氣體狀態(tài)方程79206PPT課件

1、2020/6/24,1,1-1 理想氣體狀態(tài)方程 1-2 氣體混合物 1-3 氣體分子動理論 1-4 真實氣體,第一章 氣體,2020/6/24,2,1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程 1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用,1-1 氣體,2020/6/24,3,理想氣體： 分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占體積可以忽略（具有質(zhì)量的幾何點）。 實際氣體在低壓(101.325kPa)和高溫(0)的條件下，接近理想氣體。,2020/6/24,4,等壓變化(蓋呂薩克定律）: 恒壓條件下，氣體的體積與其溫度成正比。VT 等溫變化（玻意耳定律）： 恒溫條件下，氣體的體積與壓強(qiáng)成反比。 PV

2、= C 由此：一定量氣體P，V，T之間有如下關(guān)系 PV/T = C,1.1.1理想氣體狀態(tài)方程,2020/6/24,5,阿佛加得羅定律： 相同溫度和壓力下，相同體積的不同氣體均含有相同數(shù)目的分子。 標(biāo)準(zhǔn)條件(standard condition,或標(biāo)準(zhǔn)狀況） 101.325kPa和273.15K（即0）-STP 標(biāo)準(zhǔn)條件下1mol氣體: 粒子數(shù)NA=6.021023mol-1 體積 Vm=22.414110-3m3,1.1.1理想氣體狀態(tài)方程,2020/6/24,6,理想氣體狀態(tài)方程 PV=nRT 在STP下，P=101325Pa, T=273.15K n=1.0mol時, Vm=22.414

3、10-3m3 R=8.314Pam3K-1mol-1 另一單位制：atm,L,mol,K R=0.08206 atmLK-1mol-1 單位換算1atm=101.325kPa=760mmHg 1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3 1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pm n=m/M =m/V C=n/V,2020/6/24,7,1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 推導(dǎo)出氣體密度與P，V，T之間的關(guān)系。(設(shè)氣體質(zhì)量為m,摩爾質(zhì)量為M） =m/V, n=m/M 代入PV=nRT 注意單位的使用,R用8.314時,P,V,T,n均為國際單位,也可以P以

4、kPa,V以L做單位,此時考慮n=m/M PV=mRT/M PM= RT(密度的單位是 g/L),2020/6/24,8,1.解：依據(jù) PV=nRT,由題意知，P、V恒定， 容器內(nèi)物質(zhì)的量減小為原來的四分之三. n1RT1 =n2RT2 n1/n2=T2/T1 4/3= T2/288 T2=384K,例1.一敞口燒瓶中盛有空氣，欲使其量減少四分之一，需把溫度從288K提高到多少？,2020/6/24,9,(1)解：依據(jù) PV=nRT, 15.21065010-3=n8.314298 n=307 mol m=30728= 8589 g (2)解:置換5次后,鋼瓶壓力降低為13.8MPa, 此時鋼

5、瓶內(nèi)的氣體物質(zhì)的量 n= 278.5 mol 即排出的N2=28.5 mol 每次排出的氣體體積由PV=nRT得到.,例2.Page4,2020/6/24,10,例3.Page5 氣體或易蒸發(fā)液體的密度與摩爾質(zhì)量之間的關(guān)系.,2020/6/24,11,組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。 各組分氣體的相對含量可用分體積Vi、分壓Pi或摩爾分?jǐn)?shù)xi等表示。,1.2.1分壓定律,氣體的最基本特征：可壓縮性和擴(kuò)散性,1-2 氣體混合物,2020/6/24,12, 分體積、體積分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)（補(bǔ)充） 分體積：指相同溫度下，組分氣體具有和混合氣體相同壓力時所占體積。,O2,N2,O2+N2

6、,+,V1、P、T,V2、P、T,V1+V2、P、T,混合氣體總體積V總=各組分氣體的分體積Vi之和 V總=V1+V2+V3+V4Vi,2020/6/24,13,|,2020/6/24,14,分壓定律： 分壓：一定溫度下，混合氣體中的某種氣體單獨占有混合氣體的體積時所呈現(xiàn)的壓強(qiáng)。,O2,N2,O2+N2,+,T、 V、P總=P1+P2,混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。 P = P1 + P2 + 或 P = Pi,T、V、P1,T、 V、P2,2020/6/24,15,PiV=niRT P總V=n總RT,分壓定律,注意：在PV=nRT公式中，不能同時代入分體積和分壓。,2020

7、/6/24,16,例：有一3.0dm3的容器，內(nèi)盛16gO2，28gN2，求300K時N2，O2的分壓及混合氣體的總壓。 解：n(O2)=16/32=0.5mol P(O2)V=n(O2)RT P(O2)3.010-3=0.58.314300 P(O2)=4.16105(Pa) 同理：P(N2)=8.314105(Pa) P總=P(O2)+ P(N2)=12.48105(Pa),2020/6/24,17,例：Page 6 同溫同壓不同體積的兩種氣體混合,可以假想成如下過程:同溫同壓下,將46 L O2與12 L He混合,先得到58 L混合氣體,再于該溫度下壓縮成5 L. 等溫變化過程中PV=

8、 C 580.1=5.0P P=1.16 MPa,2020/6/24,18,溫度一定，水的分壓（飽和蒸氣壓）為定值。 氣液兩相平衡時蒸氣的分壓即為該液體的飽和蒸氣壓。,2020/6/24,19,例.Page 7 室內(nèi)氣壓計指示空氣的壓強(qiáng),也是干燥氫氣的壓強(qiáng)P1;排水收集的為濕潤氫氣,去掉其中的水的飽和蒸汽,才是氫氣的真實體積V1.濕潤氫氣的壓強(qiáng)P2應(yīng)從氣壓計讀數(shù)中扣除此溫度下水蒸汽的飽和蒸汽壓. P1V1=P2V2,2020/6/24,20,例.0.326gXH2 遇水生成 X（OH）2 和H2，在294K、1atm下集得0.384dm3H2，問XH2是什么氫化物？ （已知水的飽和蒸汽壓為2.

9、35kPa) 根據(jù)水蒸氣的飽和蒸汽壓計算H2的物質(zhì)的量為：,據(jù)反應(yīng)：XH2+2H2O=X（OH）2+2H2 生成0.0155mol的H2需XH2為0.00775mol M（XH2）=W/n=42，M（X）=40 CaH2,2020/6/24,21,PFu Fmv uv N/V Pmv2(N/V) 其中v是具有統(tǒng)計平均意義的方均根速度v rms,同時考慮碰撞的方向因素, PV=Nmv2/3 與理想氣體狀態(tài)方程對比: Nmv2/3=nRT NAmv2/3=RT Mv2/3=RT,1-3 氣體分子動理論,2020/6/24,22,方均根速度: Mv2/3=RT vrms=(3RT/M)1/2 有關(guān)氣

10、體分子運動速度還包括最概然速度 vmp,平均速度vav,三者數(shù)值不同但十分接近,相對關(guān)系如下: Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816,氣體分子的速度分布,2020/6/24,23,P,CO2,O2,H2,理想氣體 PVm=RT,PVm,1-4 真實氣體,2020/6/24,24,實際氣體與理想氣體產(chǎn)生偏差： 應(yīng)考慮氣體分子本身的體積，在方程中扣除； 應(yīng)考慮內(nèi)層分子與外層分子間、外層分子與器壁間的作用力。,2020/6/24,25,實際氣體狀態(tài)方程-范德華方程,a、b均為范德華常數(shù)，由實驗確定。 a與分子間引力有關(guān); b與分子自身體積有關(guān)。,2020/6/24,26,對理想氣體：PV=nRT P：氣體分子對容器壁產(chǎn)生的壓力 V：氣體分子自由活動的空間，即容器的體積。 實際氣體需修正P、V V=(V-nb) nb是n摩爾氣體自身的體積,2020/6/24,27,例8 分別按理想氣體狀態(tài)方程式和范