化學 第二章 氣體

1、化學 第二章 氣體第1頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一低壓氣體的經(jīng)驗定律：Boyle定律氣體基本特征： 可壓縮性和擴散性Boyle定律在一定溫度下，一定質(zhì)量氣體的體積與壓力成反比 V 1/p 或 pV = 常數(shù)等溫線第2頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Robert Boyle (16271691 )英國物理學家、化學家 英國皇家學會 會長從事分子物理、光和電現(xiàn)象、流體力學、聲學、熱學、力學多方面的研究，成果累累。 1661年名著懷疑的化學家。 生理學：研究空氣對生物的作用，發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)血液顏色和攝取空氣有關，發(fā)現(xiàn)毛細血管等。第3頁，共40頁，20

2、22年，5月20日，22點15分，星期一低壓氣體的經(jīng)驗定律Charles and Gay-lussac定律絕對溫標等壓線 0-273t/V/m3p1p2p3第4頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) Joseph Louis Gay-Lussac and Jean-Baptistse Biot in their balloon on 24 August 1804 (7000 meters)蓋 呂薩克創(chuàng)造了當時世界上乘氣球升空的最高記錄。兩次探測的空氣樣品證明，在高空領域，地磁強度恒定不變，空氣的成分也基本

3、相同，只有氧氣的含量隨著高度而減少。 第5頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一理想氣體狀態(tài)方程物理模型：分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。理想氣體：符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體。 pV = nRT ，limp0 pVm= RT理想氣體狀態(tài)方程應用： 計算p，V，T，n 之一 氣體摩爾質(zhì)量 氣體密度第6頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一混合理想氣體組分氣體 理想氣體混合物中每一種氣體分壓 組分氣體 B 在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力Dalton分壓定律 混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體

4、分壓之和 p = p1 + p2 + ， 或 p = pB 第7頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一John Dalton (1766-1844)英國化學家創(chuàng)立原子學說解釋化學的基本定律: 質(zhì)量守恒定律 定比定律 倍比定律 化合量定律第8頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一混合理想氣體Amagat分體積定律 混合氣體中某一組分B的分體積 VB 是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。第9頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一例 將高溫下 15.2 g 的 NO2 充入 10.0dm3 燒瓶，將此燒瓶冷卻到 2

5、5oC，測得燒瓶中氣體的總壓力為 50.65 kPa，試求算 NO2 和 N2O4 的分壓。第10頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一第11頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一例 某日白天的溫度 32 oC，氣壓為 98.37 kPa，空氣濕度為 80；晚間溫度為 20 oC，氣壓為99.30 kPa，求算晚間將從空氣中凝結出百分之幾的露水？（水的飽和蒸汽壓 32 oC時為 4.80 kPa， 20o C時為 2.33 kPa ）第12頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體分子運動論基本假設和基本公式氣體由大量結構完全相同的分

6、子組成，分子間距在低壓條件下遠大于分子本身，分子體積忽略不計；氣體分子總是向各方向混亂而快速地運動。氣體壓力是氣體分子與容器壁不斷碰撞的結果，為完全彈性碰撞；氣體分子之間不斷碰撞，也是完全彈性碰撞。u2 ux2 uy2 uz2P分子碰撞后動量碰撞前動量 m(-ux)- mux2 mux第13頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一第14頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一1，氣體分子運動論中的基本公式壓力公式?！熬剿俣取睘榉肿铀俣绕椒降钠骄?。2，p公式說明氣體的壓力是大量分子對器壁無規(guī)則混亂碰撞所產(chǎn)生的平均結果。第15頁，共40頁，2022年，5月2

7、0日，22點15分，星期一氣體分子的平均平動能只與溫度有關，而與m或等無關。平動能越大，溫度越高。第16頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一均方根速度：溫度越高，氣體 M 越小，ur 越大第17頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一N2速度分布 N2分子的麥克斯韋速度分布圖f(u)105/sm-12001501005000100020003000273K1273K2273Ku/ms-1第18頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一麥克斯韋玻爾茲曼速度分布公式第19頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一最可幾速度第2

8、0頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一平均速度第21頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一均方根速度最可幾速度、平均速度、均方根速度第22頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一三種速率的比較三種速率統(tǒng)計值有不同的應用：在討論速率分布時，要用到最可幾速率；在計算分子運動的平均距離時，要用到平均速率；在計算分子的平均平動動能時，要用到方均根速率。第23頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體分子的能量分布T2T1T1T2f(ET)Er第24頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體運動論的若干應

9、用氣體與器壁的碰撞隙流當器壁上有破裂的地方如有圓形的小孔，則容器內(nèi)的氣體凡碰到小孔處，該氣體就會泄漏出來的現(xiàn)象分子的隙流面第25頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體運動論的若干應用 格雷厄姆(Graham)定律：隙流速度與分子的摩爾質(zhì)量的平方根成反比富集因子第26頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一例 將鈾形成UF6用氣體擴散法分離同位素235U和238U，求算要用多少步的擴散方能將235U從0.7%富集到7.0%？解：第27頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一235U由0.7%富集到7.0%需要擴散多少步。一步擴散后：n步

10、擴散后：n=552第28頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體運動論的若干應用分子間的相互碰撞頻率 兩個分子的一次碰撞過程第29頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一 運動著的A分子和B分子，兩者質(zhì)心的投影落在直徑為 的圓截面之內(nèi)，都有可能發(fā)生碰撞。 稱為有效碰撞直徑，數(shù)值上等于A分子和B分子的半徑之和。AB分子間的碰撞和有效直徑 虛線圓的面積稱為碰撞截面(collision cross section),數(shù)值上等于 。第30頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一 媽媽新開了個淘寶店，歡迎前來捧場 媽媽的淘寶點開了快半年了，主要賣

11、的是毛絨玩具、坐墊、抱枕之類的，但生意一直不是很好，感覺媽媽還是很用心的，花了不少功夫，但是就是沒有人氣，所以我也來出自己的一份力，幫忙宣傳一下。 并且媽媽總是去五亭龍?zhí)糇詈玫耐婢哒?、發(fā)貨，質(zhì)量絕對有保證。 另外我家就在揚州五亭龍玩具城旁邊，貨源豐富，質(zhì)量可靠，價格便宜。 歡迎大家來逛逛【揚州五亭龍玩具總動員】個人小廣告：第31頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一A與B分子互碰頻率 將A和B分子看作硬球，根據(jù)氣體分子運動論，它們以一定角度相碰?；ヅ鲱l率：相對速度：第32頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一例 將1.0g O2和1.0g H2于300

12、K時在1dm3體積中混合，試求算每秒每單位體積內(nèi)H2與O2的碰撞頻率。已知dO2=0.292nm，dH2=0.234nm。解：第33頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一第34頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一實際氣體的狀態(tài)方程范德華(Van der Waals)方程理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實氣體。產(chǎn)生偏差的主要原因是：氣體分子本身體積；分子間力。第35頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一對理想氣體狀態(tài)方程的修正考慮分子本身占有體積：考慮分子間引力：范德華實際氣體狀態(tài)方程:成功：對理想氣體模型進行了簡單而且物理意義明確的修正，解釋了偏差的原因。不足：與大部分實際氣體狀態(tài)方程誤差較大。第36頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一某些氣體的Van der Waals 常量第37頁，共40頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一例 按理想氣體狀態(tài)方程式和van der waals方程式計算1.50 mol SO2在30oC占有20.0 L體積時的壓力，并比較兩者的相對誤差。如果體積減少為2.00 L，其相對誤差又如何？解：T =303K，V=20.0L