物理化学第一章气体1-4

第一章气体§1-4实际气体的液化与临界状态对实际气体采取降温或加压等措施使气体体积减小，可以观察到实际气体的液化以及与液化密切相关的性质—临界状态，实际气体气液转化过程的pＶＴ关系有一定的规律性。第一章气体理想气体不液化（因分子间没有相互作用力）实际气体：在某一定T时，气－液可共存达到平衡图1-8液体饱和蒸气压动画演示图气液平衡时：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。第一章气体3饱和蒸气压是温度的函数表1.3.1水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压＝外压时的温度称为沸点饱和蒸气压＝101.325kPa时的温度称为正常沸点H2O乙醇苯t/℃p*/kPat/℃p*/kPat/℃p*/kPa202.338205.671209.9712407.3764017.3954024.4116019.9166046.0086051.9938047.34378.4101.32580.1101.325100101.325100222.48100181.44120198.54120422.35120308.11第一章气体T一定时：如pBpB*，B液体蒸发为气体至pB＝pB*pBpB*，B气体凝结为液体至pB＝pB*（此规律不受其它气体存在的影响）相对湿度的概念：相对湿度=22HOHO100%pp空气中第一章气体p/105PaVm/dm30.095773.86273K293K304.5K323KCDEFH图7CO2气体的p—Vm关系CO2气在不同温度下加压液化的p-Vm曲线如下：第一章气体一、过程分析D→E恒温加压‚气体的Vm减小E→F恒温加压，Vm继续下降；F点体系出现液相F→H气、液两相平衡体系；在压缩过程中，Vm继续下降(气体量逐渐减少，液体量逐渐增加)；H点以后体系完全为液相，继续加压‚Vm几乎不变‚显示出液体难以压缩(1)以273K等温线为例第一章气体图上显示：273K等温线可分为三段：D(气体)→F(饱和气体)，F(饱和气体)→H(饱和液体)，H(饱和液体)→液体第一章气体(2)当T304.5K时，实际气体可以液化‚当T304.5K时，实际气体不能液化；温度升高，水平线变短，饱和蒸气压增大。(3)T=304.5K，图上出现拐点Ｃ，在Ｃ点处，气液不分‚水平段消失。304.5K称为CO2的临界温度，C点称为临界点；C点对应的温度、压力、体积分别称为CO2的临界温度Tc、临界压力Pc、临界体积Vc。第一章气体二、小结(1)实际气体液化的条件必要条件T≤Tc；Tc越高的气体越易液化;充分条件p≥pＴ(2)临界点C在C点处，Vm.l=Vm.g，气液不分，宏观上看象雾状。Tc－气体液化允许的最高温度；pc－Tc下气体液化的最低压力。Vm,cTc、Pc下气体具有的摩尔体积第一章气体(3)p－Vm图区域气相区、液相区、气液两相区(4)C点是Tc线上水平拐点，在此点等温线的一阶、二阶偏导数均为零，即：0cmTTVp0c2m2TTVp(a)(b)第一章气体2cm,cm,ccVabVRTp将范德华方程ccc2c28,6427pRTbpTRa代入(a)及(b)式中，得到bV3c278278BcTRbaT2c27bap