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1、,Chapter 1the pVT properties of gas,第一章 气体的 pVT 性质,主要内容primary coverage,基本要求basic requirements,【牢固掌握】,【深入理解】,理想气体的定义和微观模型；分体积的定义及分体积定律；实际气体与理气的偏差；实际气体的液化与临界性质；对比参数，对应状态原理及普遍化压缩因子图的应用。,【一般了解】分子间力；维里方程；,1、理想气体状态方程式的计算及应用; 2、分压的定义及应用分压定律的计算； 3、饱和蒸气压的概念及影响因素; 4、范德华方程及各修正项的物理意义； 5、压缩因子及临界常数。,Why should w
2、e start with the pVT properties of gas?,分子的运动 Molecules Motion,热运动,色散力，偶极力和诱导力,分子趋向于有序排列,无序的起因,Why should we start with the pVT properties of gas?,分子的运动 Molecules Motion,热运动,色散力，偶极力和诱导力,分子趋向于有序排列,无序的起因,两方面的相对强弱不同，物质就呈现不同的聚集状态，并表现出不同的宏观性质。,Why should we start with the pVT properties of gas?,分子的运动 Mol
3、ecules Motion,热运动,色散力，偶极力和诱导力,分子趋向于有序排列,无序的起因,两方面的相对强弱不同，物质就呈现不同的聚集状态，并表现出不同的宏观性质。,气体的流动性好，分子间距离大，分子间作用力小，其理论研究最为成熟。,Why should we start with the pVT properties of gas?,在众多宏观性质中，p、V、T三者是物理意义明确又 容易测量的基本性质，各 宏观性质之间有一定的 联系。,1.1 理想气体状态方程 The State Equation of Ideal Gas,1、理想气体状态方程the state equation of id
4、eal gas2、理想气体模型及定义the model and definition of ideal gas3、内容讨论 the discussion,1.理想气体状态方程 the state equation of ideal gas,低压气体实验定律：,（1）玻义尔定律(R.Boyle,1662):pV 常数 （n,T 一定）,（2）盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808)：,V / T 常数 (n, p 一定),（3）阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811)V / n 常数 (T, p 一定),1.理想气体状态方程 the state equation of
5、ideal gas,pV = nRT pVm = RT,单位：p Pa V m3T K n molR J mol-1 K-1,R 摩尔气体常数, R 8.314472 J mol-1 K-1,2、理想气体模型及定义 the modle and definition of ideal gas,（1）分子间力,E吸引 1/r 6,E排斥 1/r n 兰纳德-琼斯理论：n = 12,2、理想气体模型及定义 the modle and definition of ideal gas,（2）理想气体模型,当实际气体p0时，V ， 分子间距离无限大，则：分子间作用力完全消失分子本身所占体积可完全忽略不计,
6、理想气体的微观模型 （1）分子本身不占体积 （2）分子间无相互作用力,2、理想气体模型及定义 the modle and definition of ideal gas,（3）理想气体定义,理想气体 服从理想气体状态方程式或服从理想气体模型的气体,Question:什么条件下的实际气体可近似当理想气体处理？A.高温低压 B.低温高压,掌握两点： 理想气体的宏观定义 pV=nRT理想气体的微观模型,3、讨论 the discussion,理想气体状态方程式及其应用,基本公式:,pV = nRT pVm = RT,适用条件:,理想气体、低压实际气体 理想气体混合物?,指定状态下计算系统中各宏观性质
7、p 、 V 、 T 、 n 、 m 、 M 、 (= m/ V),基本公式:,3、讨论 the discussion,用理想气体状态方程表示始终状态间的关系:,初态,（2）状态变化时,计算系统各宏观性质 （ p 、 V 、 T 、 n 、 m 、 M 、 ）,P1，T1，V1，n1,P2，T2，V2，n2,终态,当n 一定时,当T一定时,当p一定时,当V一定时,小结 -理想气体状态方程的各种变化形式,状态不变时 pV=nRT nm/MpVm=RT VmV/np=cRT cn/Vp( /M)RT m/V,状态变化时,?理想气体混合物如何处理,1.2 理想气体混合物 mixture of idea
8、l gas,1. 混合物的组成composition of mixture 2. 道尔顿分压定律与分压力Daltons Law and partial pressure 3. 阿马格分体积定律与分体积Amagats Law and partial volume 4. 内容讨论the discussion,混合物的组成composition of mixture,1) 摩尔分数 x 或 y (mole fraction),显然 xB = 1 , yB = 1,混合物的组成composition of mixture,4) 混合物的摩尔质量(molar mass of mixture),Mmix=
9、 yB MB,式中：MB 组分 B 的摩尔质量,Mmix= m/n = mB / nB,混合物的组成composition of mixture,理想气体方程对理想气体混合物的应用, pV = nRT = ( nB)RT即 pV = （m/Mmix)RT 式中：m 混合物的总质量Mmix 混合物的摩尔质量,因理想气体分子间没有相互作用，分子本身又不占体积，所以理想气体的 pVT 性质与气体的种类无关，因而一种理想气体的部分分子被另一种理想气体分子置换，形成的混合理想气体，其pVT 性质并不改变，只是理想气体状态方程中的 n 此时为总的物质的量。,理想气体状态方程的各种变化形式,对纯物质：,状态
10、变化时,将上述各式中 n 换成 ( nB) M 换成 Mmix即可用于理想气体混合物,对混合物：,状态不变时 pV=nRT n=m/Mp=cRT c=n/Vp=( /M)RT =m/V,2. 道尔顿分压定律与分压力 Daltons Law and partial pressure,1) 分压力定义式,适用条件:,实际气体混合物和理想气体混合物,式中： pB B气体的分压p 混合气体的总压, yB = 1 p = pB,上次课内容回顾,理想气体状态方程： pV=nRT分压： pB = yBp注意公式适用条件？理想气体的定义和微观模型,2) 道尔顿分压定律,混合理想气体：,即理想混合气体的总压等于
11、各组分单独存在于混合气体的T、V 时产生的压力之和 道尔顿分压定律,3)理想气体混合物中某一组分分压,适用条件: 理想气体混合物,物理意义:,在理想气体混合物中,某组分的分压等于 该组分单独存在并具有与混合物相同温度 和相同体积时的压力,3. 阿马加分体积定律与分体积 Amagat s Law and partial volume,1) 阿马加分体积定律,理想气体混合物的总体积V为各组分分体积VB*之和： V= VB*,2) 理想气体混合物中某一组分的分体积,思考： VB*的物理意义是什么？,在理想气体混合物中,某组分的分体积等于 该组分单独存在并具有与混合物相同温度 和相同压力时的体积,讨论
12、 the discussion 理想气体混合物分压的计算,基本公式:,1）指定状态下的计算,例1 ：今有300 K、104.365 kPa 的湿烃类混合气体（含水蒸气的烃类混合气体），其中水蒸气的分压为3.167 kPa ， 现欲得到除去水蒸气的1 kmol干烃类混合气体，试求：a) 应从湿混合气体中除去水蒸气的物质的量；b) 所需湿烃类混合气体的初始体积,解：本题仅涉及到一种状态a) 设烃类混合气的分压为pA；水蒸气的分压为pBpB = 3.167 kPa; pA = p- pB= 101.198 kPa,b) 所求初始体积为V,由公式 pB = yB p =(nB / nB) p , 可得
13、,1）指定状态下的计算,eg2. 在两个由细管连接的容器中，分别放有氧气和 氮气，其温度、压力和体积如图所示，现将连通细管 上的阀门打开，试求出两种气体混合后各自的分压及 混合气体的总压。(混合过程温度保持不变),2）状态变化时的计算,例1.在恒定温度下，向一容积为1dm3的容器中，依次充入初始状态分别为200kPa,1dm3的气体A和300kPa,2dm3的气体B。A, B 均视为理想气体，且两者间不发生化学反应，则容器中气体混合物的总压力为多少？,解：,混合前,等温,混合,混合后,混合后组分A的分压等于单独存在时与混合物具有相同温度、相同体积的压力，即,对于组分B,混合前后两个状态之间温度
14、、物质的量不变所以有,混合后的总压：,内容小结(1.1,1.2),重点： 1、理想气体状态方程式的计算及应用2、分压及分体积的定义及计算；混合物的组成3、理想气体的定义和微观模型,上次课内容回顾,理想气体状态方程： pV=nRT分压： pB = yBp = nBRT / V分体积： VB = yBV = nBRT / p理想气体的定义和微观模型,上次课内容回顾,练习题1. 在恒定温度下，向一容积为1dm3的容器中，依次充入初始状态分别为200kPa,1dm3的气体A和300kPa,2dm3的气体B。A, B 均视为理想气体，且两者间不发生化学反应，则（ ）A. pA=200kPa pB=300
15、kPa p总=500kPaB. pA=100kPa pB=150kPa p总=250kPaC. pA=200kPa pB=600kPa p总=800kPa,Answer: ,上次课内容回顾,练习题2 ： 在恒定温度下，体积恒定的容器中，有 a mol的理想气体A，b mol的理想气体B。 若向容器中再加入d mol的理想气体D，则 B的分压力pB将( )，分体积VB将（ ）A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定,Answer: ,1.3 气体的液化及临界参数 Gas liquidation and Critical paracters,1、气体的液化 Gas liquidation2、液体的饱和蒸气压 the Saturated Vapour Pressure3、临界参数 Critical paracters4、真实气体的p Vm图The p Vm diagram of nonideal gases,
