物理化學(xué)上冊(cè)市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、物理化學(xué)（上冊(cè)）緒論第一章 氣 體第二章 熱力學(xué)第一定律第三章 熱力學(xué)第二定律第四章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)第五章 化學(xué)平衡第六章 相平衡第1頁第1頁第一章 氣 體本章基本要求：掌握抱負(fù)氣體狀態(tài)方程掌握抱負(fù)氣體宏觀定義及微觀模型掌握分壓、分體積概念及計(jì)算。理解真實(shí)氣體與抱負(fù)氣體偏差、臨界現(xiàn)象。掌握飽和蒸氣壓概念理解范德華狀態(tài)方程、相應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮因子圖，理解對(duì)比狀態(tài)方程及其它真實(shí)氣體方程。第2頁第2頁引言物 質(zhì) 三 態(tài)： 氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。從微觀看，分子不斷地作無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。使之有分散傾向；分子之間有互相作用力，除非足夠靠近，主要表現(xiàn)為引力。使之有匯集傾向。物質(zhì)處于那種狀態(tài)，取決于兩者相對(duì)大小。氣

2、體是三態(tài)中最簡樸狀態(tài)，為熱力學(xué)研究提供了最以便體系。氣相化學(xué)反應(yīng)具多項(xiàng)長處，為當(dāng)代化工生產(chǎn)廣泛采用。本章從討論氣體性質(zhì)入手。第3頁第3頁第一章 氣 體1-1抱負(fù)氣體狀態(tài)方程及微觀模型1-2抱負(fù)氣體混合物1-3實(shí)際氣體液化與臨界性質(zhì)1-4實(shí)際氣體p、V、T 性質(zhì)1-5范德華方程與維里方程1-6對(duì)比狀態(tài)原理與壓縮因子圖習(xí)題第4頁第4頁1-1抱負(fù)氣體狀態(tài)方程 及微觀模型物質(zhì)眾多性質(zhì)中，P、V、T 三者是物理意義非常明確，又易于直接測量基本性質(zhì)。聯(lián)系P、V、T之間關(guān)系方程稱為狀態(tài)方程 如： f（T. Y. P）=0 其中抱負(fù)氣體狀態(tài)方程是最為簡樸狀態(tài)方程。一、抱負(fù)氣體狀態(tài)方程二、抱負(fù)氣體定義及微觀模型

3、三、氣體常數(shù) R四、抱負(fù)氣體p、V、T性質(zhì)計(jì)算第5頁第5頁一、抱負(fù)氣體狀態(tài)方程1.三個(gè)低壓定律波義爾定律： 、 p 1/V pV =常數(shù)蓋呂薩克定律：n 、p V T V/T =常數(shù)阿費(fèi)加德羅定律：T 、 p V n V/n =常數(shù) 且T =273.15K p =101.325kPa 時(shí)，1mol氣體 Vm =22.410-3m3 由三個(gè)低壓定律可導(dǎo)出抱負(fù)氣體狀態(tài)方程2.抱負(fù)氣體狀態(tài)方程pV=nRT 或 pVm=RT單位：pPa Vm3 TK nmol第6頁第6頁二、抱負(fù)氣體定義及微觀模型宏觀定義：凡在任何溫度、下壓力均嚴(yán)格服從抱負(fù)氣體狀態(tài)方程（ pV=nRT ）氣體，稱為抱負(fù)氣體。微觀模型：

4、分子本身不占體積， 分子間無互相作用力.對(duì)實(shí)際氣體討論： p0時(shí)符合抱負(fù)氣體行為 普通情況低壓下可近似認(rèn)為是抱負(fù)氣體 溫度越高、壓力越低，越符合抱負(fù)氣體第7頁第7頁三、氣體常數(shù) R對(duì)實(shí)際氣體p 0時(shí)，符合抱負(fù)氣體方程,T一定期 T一定期作pVmp 關(guān)系曲線 pVm/J.mol-1 外推至p 0 （pVm為常數(shù)）R =8.314 Jmol-1K-1 R =0.08206 atml mol-1K-1 NeO2CO2抱負(fù)氣體p/p第8頁第8頁四、抱負(fù)氣體P、V、T性質(zhì)計(jì)算p、知三求一計(jì)算導(dǎo)出量： 質(zhì)量、密度、體積流量、質(zhì)量流量等。 如： Mp/（）兩個(gè)狀態(tài)之間計(jì)算。當(dāng)一定期： p1V1/T1=p2V

5、2/T2第9頁第9頁1-2抱負(fù)氣體混合物一、混合物構(gòu)成表示（自學(xué)）二、道爾頓（Dalton）分壓定律三、阿馬格（Amagat）分體積定律四、兩者關(guān)系第10頁第10頁二、道爾頓分壓定律1分壓定義1分壓定義 混合氣體中某組份B分壓PB為它摩爾分?jǐn)?shù)與總壓乘積.2道爾頓分壓定律：混合氣體總壓等于各組分分壓力總和。 第11頁第11頁二、阿馬格（Amagat）分體積定律1分體積定義 混合氣體中某組份B單獨(dú)存在，且含有與混合氣體相同溫度、壓力時(shí)所含有體積稱為組份B分體積。用B表示。 T,P T,P T,P2阿馬格分體積定律：混合氣體總體積，等于混合氣體各組分單獨(dú)存在于混合氣體T、p條件下體積之和。 (適合用

6、于低壓氣體)： nA+nB,V總nA,VAnB,VBT,PT,PT,P+第12頁第12頁三、兩者關(guān)系抱負(fù)氣體，有：注意：ppp但是p第13頁第13頁一、飽和蒸汽壓概念1-3實(shí)際氣體液化與臨界性質(zhì)第一章p水(g）水(l)溫度T 當(dāng)水與水蒸汽達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，p為溫度T時(shí)水飽和蒸汽壓。特點(diǎn)：與溫度相關(guān)，與平衡各相相對(duì)量無關(guān)。第14頁第14頁二、CO2氣體在 p Vm 圖上等溫線p/PVm/V4031.04 21.5 13 CPcVcTc第15頁第15頁等溫線分析：1. C點(diǎn)：臨界點(diǎn)相應(yīng)TC P C Vm,C, 分別為臨界溫度, 臨界壓力, 臨界摩爾體積T Tc 氣體不可液化 一段光滑曲線T 1真實(shí)氣

7、體比抱負(fù)氣體難壓縮Z1真實(shí)氣體比抱負(fù)氣體易壓縮 p 0，Z 1；第25頁第25頁 Zp/Pa1.0-7020200 同一物質(zhì)，不同溫度下有不同 pVT行為。溫度低時(shí)，曲線出現(xiàn)最低點(diǎn)；溫度高時(shí)，最低點(diǎn)消失，曲線單調(diào)上升3、波義爾溫度TBCH4Z-p圖普通為氣體臨界溫度22.5倍第26頁第26頁1-5范德華方程與維里方程抱負(fù)氣體 pVm = (自由運(yùn)動(dòng)氣體分子對(duì)器壁碰撞所產(chǎn)生宏觀效應(yīng)) *(1mol分子自由活動(dòng)空間)=RT進(jìn)行壓力和體積修正得到范德華方程1.p( 理)=p( 真)+p( 內(nèi)) p( 內(nèi)) ：每一個(gè)分子受到向內(nèi)作用力與內(nèi)部 分子 密度成正比， 碰撞在單位面 積 上分子數(shù)也與內(nèi)部 分子

8、 密度成正比， 而分 子密度與體積成反比。 ab 以上兩原因均于體積成反比，因此有： p（ 內(nèi)）=a/Vm21 壓力修正 第27頁第27頁1mol分子自由活動(dòng)空間=Vm4( 1mol分子本身體積)4倍1mol分子本身體積=4(LR3/6)=bVM(理)=VM(真)-babR2、體積修正a b兩球碰撞時(shí)質(zhì)心最小距離為R，每個(gè)分子排除體積為（1/2）（ 4/3R3）即4 4/3(R/2)3范德華方程為： （p+a/Vm2 )（Vm-b)=RT 或 （p+na/V2)(V-nb)=nRT第28頁第28頁a 、b 為范得華常數(shù)， a 單位：Pa。m6 。 mol -2 b 單位： m3。mol-1a

9、、b值可由試驗(yàn)結(jié)果擬合得出，也可通過氣體臨界參數(shù)求取。故該方程仍為半經(jīng)驗(yàn)方程。第29頁第29頁 二、維里方程B、C、D，B、C、D依此被稱為第二、第三、第四維里系數(shù), 與溫度及分子間作用勢能相關(guān)。B = BRT, C=（BBRT+CR2T2）B=B/RT、C=（C-B2）/R2T2 該式在氣體行為理論研究中應(yīng)用。 Z（p，T）=1+Bp+Cp2+Dp3+ Z（Vm，T）=1+B/Vm+C/Vm2+D/Vm3+第30頁第30頁1-6相應(yīng)狀態(tài)原理與壓縮因子圖一、范德華對(duì)比方程二、相應(yīng)狀態(tài)原理三、壓縮因子圖第31頁第31頁一、普遍化范德華方程由解出a，b，R代入范德華方程得：令整理，得：第32頁第3

10、2頁二、相應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理：若不同氣體有兩個(gè)對(duì)比狀態(tài)參數(shù)彼此相等，則第三個(gè)對(duì)比狀態(tài)參數(shù)大致上有相同值 。 pr、Tr、Vr之間大致存在著一個(gè)普遍合用關(guān)系式： f(pr、Tr、Vr）=0定義對(duì)比參數(shù) pr=p/pc ；Tr=T/Tc ； Vr=Vm/Vc非極性氣體（H2 He Ne) ： pr=p/(pc +810.6KPa)；Tr=T/(Tc+8K)第33頁第33頁三、壓縮因子圖ZprTrTr將對(duì)比狀態(tài)參數(shù)引入壓縮因子參數(shù)Z：由相應(yīng)狀態(tài)原理：f(Tr,Pr,Tr)=0，可得：Z=f(pr,Tr)第34頁第34頁壓縮因子圖使用已知p、T求Vm 查出pc、Tc計(jì)算pr、Tr， 查圖找Tr線上

11、相應(yīng)pr時(shí)Z值，由pVm =ZRT 求出Vm已知T、Vm求p查出pc、Tc計(jì)算Tr，pc代入 pVm =ZRT 中得到Z=(pc Vm /RT)pr=kpr一條直線，查圖找Tr線與Z=kpr交點(diǎn)相應(yīng)pr、Z值，p= pr pc已知p、Vm求T（自學(xué)）查出pc、Tc計(jì)算pr Tc代入pVm =ZRT 中得到Z=k/Tr Z=k/Tr 線與 pr 線交點(diǎn)得Tr、Z值 T= Tr Tc第35頁第35頁例1：已知V、T求P。解：Z=pV/nRT=Vpcpr/nRT可得方程： Z=f(pr ),可得下列數(shù)據(jù)： Z。 pr 。Zprpr已知Tr試驗(yàn)直線與Tr時(shí)Z-pr曲線相交得到pr。 P=pc *pr第36頁第36頁例：甲烷氣體壓力p=1418550Pa,若要求其濃度C=6.02mol/dm3,試求其溫度。解：已知甲烷tc=-82.62,pc=4596102Pa ，pr=p/pc=3.086，從壓縮因子圖上找出當(dāng)pr=3.09時(shí)，Z=f（Tr)關(guān)系 可得數(shù)據(jù) : Tr 1.3 1.4 1.6 1.8 Z 0.64 0.72 0.83 0.94Z