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1、2019/10/20,第一章 气体的PVT关系,主要内容 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,目的要求 理想气体状态方程、理想气体模型、真实气体与理想气体差别 重点难点,2019/10/20,1.1 理想气体的状态方程,pV=nRT,R的数值：R= 8.315 可由实验来测定,1.理想气体的状态方程,摩尔气体常数,R的单位：,2019/10/20,1.1 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/n,2019/10/20,1.1 理想气体的状态方程,例：计算25，1
2、01325Pa时空气的密度。（空气的分子量为29）,解：,2019/10/20,1.1 理想气体的状态方程,2.理想气体的模型,2019/10/20,1.1 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。,2019/10/20,1.1 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。,2019/10/20,1.1 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
3、高的情况下近似符合理想气体状态方程。,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,1.混合物组成表示： 用物质的量分数表示: (x表示液体，y表示气体）,对于物质B,显然,量纲为1,上面讨论的是单一的理想气体，现在看看混合理想气体。混合气体多了组成变量，所以首先来看一下混合物的组成表示方法,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,量纲为1,用质量分数表示:,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,用体积分数表示:,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,2.理气状态方程对理气混合物的应用,Mmix混合物的摩尔质量,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,进一步分析：,
4、2019/10/20,1.2 理想气体混合物,3.道尔顿分压定律,pB = yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V pB=nBRT/V,道尔顿和阿马加在研究低压气体时总结出两个规律,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,用文字表述为：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。 此定律适用于理气，近似适用于低压下的真实气体,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,4.阿马加定律（分体积定律）,其中：,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,用文字表述为：理想气体混合物的总体积等于各个组分以同混合物相同的温度和压
5、力单独存在时的分体积之和。 此定律适用于理气，近似适用于低压下的真实气体,2019/10/20,1.2 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）,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,解：,2019/10/20,1.2 理想气体混合物,2019/10/20,1.3 气体的液化及临界参数,2019/10/20,1.3 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。也与液体自身性质有关,当液体的饱和
6、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。,几点注意事项：,2019/10/20,1.3 气体的液化及临界参数,2.临界参数 液体的饱和蒸气压随温度的升高而增大，因此温度越高，使气体液化所需要的压力就越大。 实验还证明，每种液体都存在一个特殊的温度，在该温度以上，无论加多大压力，都不可能使气体液化。 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 。,2019/10/20,1.3 气体的液
7、化及临界参数,很显然，在临界温度以上，由于不再有液体存在，如以饱和蒸气压对温度作图，曲线将终止于临界温度。 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。临界参数是物质的特性参数，常用的一些物质的临界参数有表可查（常用TC、pC ）,2019/10/20,1.3 气体的液化及临界参数,3. 真实气体的的pVm图及气体的液化,Vm,T1 T2 T3 TC T4 T5,分析,应用,2019/10/20,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子,对于理气， Z =pVm(理气)/RT=
8、1,2019/10/20,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子,Argon Compressibility T=273 K,Z = pVm/RT,attractive,repulsive,2019/10/20,各种真实气体虽然性质不同，但在临界点时却有一共同性质，即临界点处的饱和蒸气和饱和液体无区别。 所以，如果以临界参数为基准，将气体的p, Vm, T分别除以相应的临界参数，就得到对比参数,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子,2019/10/20,1.5 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 =
9、 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；此时，称它们处于相同的对应状态。,对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数，其量纲均为1。,2019/10/20, Z = PVm/RT=(Pc Vm,c/RTc).(PrVr/Tr)=Zc.(PrVr/Tr) 又实验表明，大多数气体的临界压缩因子Zc在0.270.29间，可近似看作常数 不同气体的对比参数相同时，压缩因子也相同。换句话说，当不同气体处在偏离其临界状态程度相同的状态时，它们偏离理想气体的程度也相同。这就告诉我们一种处理各种不同实际气体PVT关系的普遍化方法,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子,2019/10/20,本章总结,
