物理化学01

上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23第一章气体§1.1理想气体的状态方程§1.2理想气体混合物§1.3气体的液化及临界参数§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子图上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程pV=nRT{R}=8.3141.理想气体的状态方程nTpVR111133KmolJKmolmPaKmolmPa][R上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程1.理想气体的状态方程也可以写为pVm=RT因为Vm=V/nRTMmpV或上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。（空气的分子量为29）解：33mmol87.40mmol2515.273315.8101325RTpVn33mkg1.185mg2987.40MVnd＝空气上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23•真实气体微观模型：分子间有相互作用，分子本身有体积。§1.1理想气体的状态方程2.理想气体的模型不可无限压缩分子势能曲线00rE0上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程•理想气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。×××××××××可无限压缩××××上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程•理想气体的状态方程是理想气体的宏观外在表现•理想气体的微观模型反映了理想气体的微观内在本质•理想气体是真实气体在p→0情况下的极限状态。上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.1理想气体的状态方程•真实气体并不严格符合理想气体状态方程，也就是说真实气体在方程pV=nRT中的R不为常数。•真实气体只在温度不太低、压力不太高的情况下近似符合理想气体状态方程。上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物1.混合物组成表示：•用物质量的分数表示:(x表示气体，y表示液体）nnnnyxBAABBB或对于物质B1BBx1BBy显然量纲为1上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物量纲为1mmmmwBAABB1BBw•用质量分数表示:上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物•用体积分数表示:和混合前各纯组分体积总体积混合前纯B量纲为1A*Am,A*Bm,BBVxVx显然1BBA*Am,A*Bm,BVnVn上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物2.理气状态方程对理气混合物的应用nRTpVRTnBBBBBmixMyMRTMmpVmixMmix混合物的摩尔质量上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物BBmmBBBMynBBBmixMynmMBBBmnmixnM上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物3.道尔顿分压定律pB=yBp=(nB/n)p=(nB/n)nRT/V所以pB=nBRT/VppypBBBB上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物•理想气体混合物中某一组分的分压力等于这个组分以同混合物相同的温度和体积单独存在时的压力。pypyp22NOpyp22OOpyp22NN上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物4.阿马加定律（分体积定律）B*BVVpRTnVB*BBB*BBBBVpRTnpRTnpnRTV上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物•理想气体混合物的总体积等于等于各个组分以同混合物相同的温度和压力单独存在时的分体积之和。22NOVVV2OV2NV上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物例.空气中氧气的体积分数为0.29，求101.325kPa、25℃时的1m3空气中氧气的摩尔分数、分压力、分体积，并求若想得到1摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（将空气近似看成理想气体）上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物29.022222OOOOOVVRTpVRTpVnnyPa25.2938422OOpyp3OOm29.022VV解：上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.2理想气体混合物mol493mol290122OO..ynn33m0850m10132525152733158493....pnRTV上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.3气体的液化及临界参数1.液体的饱和蒸气压液体蒸发的速度和气体凝结的速度相等时的蒸气压力。P＞P饱和P＜P饱和P＝P饱和上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.3气体的液化及临界参数•液体的饱和蒸气压同温度有关，温度不同，饱和蒸气压不同。•当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。•当外界压力为101325Pa时的沸点称为正常沸点。上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.3气体的液化及临界参数2.临界参数能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温度。用TC或tC表示。临界温度是气体的一个特性参数，不同的气体具有不同的临界温度。如氧气的临界温度为－118.57℃，氮气的临界温度为－147.0℃。上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.3气体的液化及临界参数•临界温度时的饱和蒸气压称为临界压力，用pC表示。•临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界摩尔体积Vm,C。•此时的状态为临界状态。TC、pC、Vm,C统称为临界参数上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.3气体的液化及临界参数3.真实气体的的p－Vm图及气体的液化临界点T1T5T4TcT3T2pVm上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子1.压缩因子RTpVZ)(m真气真实气体pV=ZnRTZ—压缩因子或pVm=ZRT•Z1，Vm(真实)Vm(理想)，气体易压缩•Z1，Vm(真实)Vm(理想)，难压缩•真实气体Z随温度、压力的种类而变化对于理气，Z=pVm(理气)/RT=1)()(理气真气mmVVZ上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子ArgonCompressibilityT=273KZ=pVm/RTattractiverepulsive0.00.51.01.52.02.502004006008001000pressure(atm)ZZ=pVm/RTattractiverepulsive上一内容下一内容回主目录返回2020/3/23§1.5对应状态原理及普遍化压缩因子2.对应状态原理•对比参数：Tr=T/TC对比温度pr=p/pC对比压力Vr=V/VC对比体积•对应状态原理——各种不同的气体，只要两个对比参数相同，则第三个也相同。•不同气体的对比参数相同时，压缩因子也相同。