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1、 热热气气球球00-7-221在气液固三种聚集状态中在气液固三种聚集状态中, 气体最容易用分子模型进行研究气体最容易用分子模型进行研究.在物质的众多宏观性质中在物质的众多宏观性质中, p, V, T三者意义明确三者意义明确, 易于测量易于测量. 下列函数关系称为下列函数关系称为状态方程状态方程:f ( p, V, T, n ) = 0气体具有易压缩性气体具有易压缩性, 体积受压力和温度的影响很大体积受压力和温度的影响很大.气气体体分分子子的的无无规规则则运运动动NH3(g)和和HCl(g)在在空空中中化化合合成成NH4Cl(s)高高氯氯酸酸铵铵分分解解放放出出大大量量气气体体, 用用于于作作火
2、火箭箭推推进进剂剂引言引言00-7-222Amedeo Avogadro (1776 1856) an ItalianRobert Boyle (1627 1691) Born in IrelandJoseph Gay-Lussac (1778 1850) Frenchman气体理论的三位奠基者气体理论的三位奠基者:理想气体状态方程理想气体状态方程00-7-223波义尔定律波义尔定律 pV = 常数常数 (n, T 恒定恒定)烧杯里的铅的重量增加烧杯里的铅的重量增加, 针管里的气体体积减小针管里的气体体积减小随着烧瓶里的气体被随着烧瓶里的气体被抽出抽出, 药用蜀葵内含药用蜀葵内含的气体体积膨胀
3、的气体体积膨胀玻义尔玻义尔 J 管管理想气体状态方程理想气体状态方程波义耳定律的一个应用波义耳定律的一个应用 气压水井气压水井00-7-224盖盖 吕萨克定律吕萨克定律 V / T = 常数常数 (n, p 恒定恒定)阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律 V / n = 常数常数 (T, p 恒定恒定)气球在液氮气球在液氮冷却作用下冷却作用下体积减小体积减小相同质量相同质量, 温温度和压力时度和压力时He 和和Ar 具有不同具有不同的体积的体积(和密度和密度). 两种气体的两种气体的体积与其物质体积与其物质的量成正比的量成正比.He 0.6g/LAr 1.6g/L理想气体状态方程理想气体状态方程理想气
4、体状态方程理想气体状态方程: 上述三经验定律相结合上述三经验定律相结合, 得到得到 pV = nRT 式中式中 R 为摩尔气体常数为摩尔气体常数, 单位单位 J mol1 K1 . 00-7-225理想气体模型理想气体模型 任何物质内部分子之间都存在着相互作用任何物质内部分子之间都存在着相互作用.吸引力吸引力(范德华力范德华力): 产生于永久偶极产生于永久偶极, 诱导偶极及色散效应诱导偶极及色散效应.排斥力排斥力: 产生于两个分子的电子云之间和原子核之间产生于两个分子的电子云之间和原子核之间. 按兰纳德按兰纳德-琼斯理论琼斯理论, 两个分子间的排斥作用和吸引作两个分子间的排斥作用和吸引作用分别
5、与距离用分别与距离r 的的12次方和次方和6次方成反比次方成反比, 总的作用势能为总的作用势能为:两分子相距较远时两分子相距较远时, 势能几乎为零势能几乎为零;随着随着r 减小减小, 吸引力逐渐增强吸引力逐渐增强, 势势能逐渐下降能逐渐下降;当当r 减至减至r0时时, 吸引作用达到最大吸引作用达到最大, 势能降到最低值势能降到最低值;r 进一步减小进一步减小, 势能增大势能增大, 排斥力排斥力急剧增大急剧增大. 当当r = 时时, 势能恰好为势能恰好为零零.00-7-226理想气体理想气体: 凡在任何温度凡在任何温度, 压力下均服从理想气体状态方程压力下均服从理想气体状态方程的气体称为理想气体
6、的气体称为理想气体.理想气体的两个特征理想气体的两个特征: (1)分子本身必定不占有体积分子本身必定不占有体积; (2)分子间无相互作用分子间无相互作用.解释解释: (1) T 恒定时恒定时, pVm = 常数常数, 意味着意味着 p , Vm 0. (2) p = (n/V)RT, 表明在恒温下表明在恒温下, 气体分子碰撞器壁的压气体分子碰撞器壁的压力与分子数密度成简单的比例关系力与分子数密度成简单的比例关系, 可见每一分子碰可见每一分子碰撞器壁的动量变化不受气体密度撞器壁的动量变化不受气体密度(或气体分子间距或气体分子间距)的的影响影响, 而这只有在分子间没有相互作用时才有可能而这只有在分
7、子间没有相互作用时才有可能.理想气体状态方程近似适用于低压实际气体理想气体状态方程近似适用于低压实际气体. 易液化气易液化气体的适用压力范围较窄体的适用压力范围较窄, 难液化气体则相对较宽难液化气体则相对较宽.理想气体模型理想气体模型00-7-227R = pVm/T 只适用于理想气体只适用于理想气体, 故不能从任意条件下的故不能从任意条件下的实际气体的实测实际气体的实测 pVT 数据求得数据求得.理想气体在理想气体在273.15K时的时的 pVm = 2271.11 J mol1 ;各种实际气体的各种实际气体的pVm当当p 0时也具有同样的值时也具有同样的值.由此可求出普适气体常数由此可求出普适气体常数:R = (pVm)p 0 /T = 8.314 J mol1 K1 摩尔气体常数摩尔气体常数00-7-228
