物理化學(xué)第一章ppt

第一章氣體的pVT關(guān)系§1.1理想氣體狀態(tài)方程§1.2理想氣體混合物§1.3氣體的液化及臨界參數(shù)§1.4真實(shí)氣體狀態(tài)方程研究氣體的重要性在同溫、同壓下，1mol氣體的體積一般比同量液、固體體積大得多，因此氣體分子間距一般比液、固體大得多，氣體分子本身體積可忽略；而且氣體分子間作用力較液、固體小得多，所以氣體的性質(zhì)相對液、固體簡單得多，人們對其研究最多也最透徹。人們常利用氣體的一些性質(zhì)，并加以修正，可處理液、固體行為，所得結(jié)果能令人滿意。

壓力,pPressure–Pa

體積,VVolume-m3

溫度,TTemperature-K為何要研究氣體pVT行為

p、V、T行為是任何物體最基本的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)的物理意義非常明確，可以直接測定。又因各性質(zhì)之間有相互依存關(guān)系，掌握了pVT的變化，可推算出其它宏觀性質(zhì)的變化。聯(lián)系p、V、T之間關(guān)系的方程稱為狀態(tài)方程，狀態(tài)方程是研究物質(zhì)其他性質(zhì)的基礎(chǔ)。§1.1理想氣體狀態(tài)方程1.理想氣體狀態(tài)方程低壓氣體定理（1）波義爾定律:

恒溫時(shí)，一定量的氣體的體積與壓力成反比。p1,V1p2,V2()T,np1/V,即pV=C（2）蓋－呂薩克定律:

恒壓時(shí)，一定量的氣體的體積與絕對溫度成正比。

()p,nVT,即V=C’TV1,T1V2,T2（3）阿伏加德羅定律:

同溫同壓下，相同體積的氣體含有相同的摩爾數(shù)。

()T,pVn,即V=C’’nV1,n1V3,n3V2,n2條件：壓力越低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與三條經(jīng)驗(yàn)定律吻合得越好。在高壓條件下，實(shí)際氣體對三條定律有較大的偏差。反映了氣體在低壓條件下的理想行為，是理想氣體的宏觀外在表現(xiàn)。在高壓條件下，實(shí)際氣體會(huì)偏離理想氣體狀態(tài)方程。把在任何溫度和壓力下均服從理想氣體狀態(tài)方程的氣體稱為理想氣體。例：丙烯(C3H6)氣體在反應(yīng)器入口處的壓力為2.35×105Pa，溫度為380℃，若每小時(shí)需輸入丙稀50kg,求反應(yīng)器入口處丙稀的體積流量（即每小時(shí)需輸入丙稀的體積）。解：已知p＝2.35×105PaT＝273.15＋380=653.15Km=50kgM=0.042kg·mol-1§1.1理想氣體狀態(tài)方程2.理想氣體模型r>r0，引力起主要作用r＝r0，引力最大r<r0，斥力起主要作用

不可無限壓縮真實(shí)氣體微觀模型：分子間有相互作用，分子本身有體積。(2)理想氣體模型理想氣體在微觀上具有兩個(gè)特征：①分子之間無相互作用力；②分子本身不占有體積?！痢痢痢痢痢痢痢痢量蔁o限壓縮理想氣體是真實(shí)氣體在p→0情況下的極限狀態(tài)。嚴(yán)格來說只有符合理想氣體模型的氣體才能在任何溫度和壓力下均服從理想氣體狀態(tài)方程。理想氣體模型的說明（1）絕對的理想氣體是不存在的，它只是一種假想的氣體。建立這種模型是為了在研究中使問題簡化，而實(shí)際問題可以通過修正模型而得以解決。真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方程，也就是說真實(shí)氣體在方程pV=nRT中的R不為常數(shù)。（2）在高溫低壓下，實(shí)際氣體很接近理性氣體，可以作為理想氣體處理，近似符合理想氣體狀態(tài)方程。通常，在低于幾百kpa的壓力下，理想氣體狀態(tài)方程能滿足一般工程計(jì)算的需要?！?.2理想氣體混合物nA

T,VnBT,VT,V3.道爾頓定理混合氣體中的某組分單獨(dú)存在，并具有與混合氣體相同的溫度和體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，稱作該組分的分壓力。A、B混合氣體n＝nA

+nB氣體A氣體B總壓力p分壓力pA分壓力pB§1.2理想氣體混合物nA

T,VnBT,VT,V3.道爾頓定理混合氣體的總壓力等于各組分分壓力之和。p=

pA+pBp=∑piA、B混合氣體n＝nA

+nB氣體A氣體B總壓力p分壓力pA分壓力pB§1.2理想氣體混合物3.道爾頓定理理想氣體在指定的T、V條件下理想氣體的壓力只與氣體的摩爾數(shù)有關(guān)而與其種類無關(guān)?？倝毫Π捶謮毫Φ亩x則可得所以混合物的摩爾數(shù)是各組分摩爾數(shù)之和，所以在同樣T、V條件下總壓力必然等于分壓力之和?！?.2理想氣體混合物3.道爾頓定理混合氣體中某組分i的的分壓力與總壓力之比稱為i組分的壓力分?jǐn)?shù)。各組分的分壓力可以由該組分的摩爾分?jǐn)?shù)與總壓力的乘積來獲得。某組分的壓力分?jǐn)?shù)等于其摩爾分?jǐn)?shù)§1.2理想氣體混合物4.阿馬加定律混合氣體中某組分i單獨(dú)存在，并且具有混合氣體相同的溫度與壓力時(shí)的體積，即該組分的分體積Vi。氣體AnA,T,P氣體BnB,T,Pn=nA+nB,T,P混合氣體總體積V分體積

VB分體積

VA§1.2理想氣體混合物4.阿馬加定律混合氣體的總體積等于各組分的分體積之和。V=

VA+VBV=∑Vi氣體AnA,T,P氣體BnB,T,Pn=nA+nB,T,P混合氣體總體積V分體積

VB分體積

VA§1.2理想氣體混合物4.阿馬加定律理想氣體在指定的T、p條件下理想氣體的體積只與氣體的摩爾數(shù)有關(guān)而與其種類無關(guān)?？傮w積按分體積的定義則可得所以混合物的摩爾數(shù)是各組分摩爾數(shù)之和，所以在同樣T、p條件下總體積必然等于分體積之和。§1.2理想氣體混合物混合氣體中某組分i的的分體積與總體積之比稱為i組分的體積分?jǐn)?shù)。各組分的分體積可以由該組分的摩爾分?jǐn)?shù)與總體積的乘積來獲得。某組分的體積分?jǐn)?shù)等于其摩爾分?jǐn)?shù)4.阿馬加定律理想氣體混合物中某一組分B的分體積與總體積之比或分壓與總壓之比等于該組分的摩爾分?jǐn)?shù)yB。練習(xí)題1.理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT包括了三個(gè)氣體定律，它們是（）A.玻義耳定律、蓋呂薩克定律、道爾頓定律B.玻義耳定律、阿伏加德羅定律、阿馬加定律C.阿伏加德羅定律、蓋呂薩克定律、玻義耳定律D.蓋呂薩克定律、阿伏加德羅定律、阿馬加定律答案：（C）2.以下哪種情況更接近于理想氣體？A.低溫高壓B.高溫高壓C.低溫低壓D.高溫低壓答案：（D）3.對于理想氣體，下面不正確的是（）A.氣體分子占有一定體積B.恒壓下升溫體積一定膨脹C.恒溫條件下加壓體積一定減小D.pV=nRT答案：（A）4.理想氣體微觀模型必須具有的兩個(gè)特征是（）和（）。答案：分子本身不占體積，分子間無作用力5.在恒溫、恒容容器中，有A、B兩種理想氣體，A的分壓力為pA，往容器中充入一定量的理想氣體C，則A的分壓力為（）A.不變B.變小C.變大D.無法確定答案：（A）6.一容器中有A、B、C三種理想氣體混合物，摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.5、0.3和0.2，容器總壓力為4.0×103kPa，則A和B的分壓力分別為（）A.1.2×103kPa,2.0×103kPaB.2.0×103kPa,1.2×103kPaC.4.0×103kPa,2.4×103kPaD.以上都不對答案：（B）7.隔板兩側(cè)為溫度、壓力同為T、p的同體積純氣體A和純氣體B，抽去隔板后形成A、B混合氣體。如果A、B均為理想氣體，那么混合后以下正確的是（）A.系統(tǒng)總壓力pB.A和B的分壓為pC.A的分體積為增加一倍D.A的分體積為減小一倍答案：（A）單位時(shí)間內(nèi)由氣體分子變成液體分子的數(shù)目與由液體分子變?yōu)闅怏w分子的數(shù)目相同，宏觀上說即氣體的凝結(jié)速度與液體的蒸發(fā)速度相同?！?dú)庖浩胶釶＞P飽和P＜P飽和P＝P飽和不同物質(zhì)在同一溫度下具有不同的飽和蒸氣壓——物質(zhì)本性決定；任一物質(zhì)，不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓——是溫度的函數(shù)。隨溫度的升高而急劇增大

當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等,液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為沸點(diǎn)。冬天相對濕度30％左右，水很容易蒸發(fā)成水蒸氣，感覺干燥夏天相對濕度90％左右，水不容易蒸發(fā)成水蒸氣，感覺悶熱大氣中水蒸汽的壓力與同溫度下水的飽和蒸氣壓之比稱為相對濕度臨界溫度是氣體的一個(gè)特性參數(shù)，不同的氣體具有不同的臨界溫度。如氧氣的臨界溫度為－118.57℃，氮?dú)獾呐R界溫度為－147.0℃。實(shí)際流體(CO2)的pV

圖T>Tc，高溫下的等溫線基本上還是雙曲線，與理想氣體的等溫線相似。但隨著溫度的下降，等溫線形狀逐漸變化。到了304.21K以下，曲線便出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，中間有一個(gè)水平線段。hijklCh-i之間，低壓下保持氣體狀態(tài)。i－k之間，系統(tǒng)處于氣液共存狀態(tài)，i點(diǎn)為飽和氣體，k點(diǎn)為飽和液體，從i到k液化量不斷增加，此時(shí)的壓力稱為飽和蒸氣壓。k－l之間，液體壓縮。在pV圖上，kci包線即為氣液共存區(qū)的界線。其中ck線代表不同溫度下的飽和液體線;ci線代表不同溫度下的飽和蒸氣線。在pV圖上，水平線段隨溫度升高縮短達(dá)到極限而形成拐點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，即c點(diǎn)。該點(diǎn)的溫度、壓力和摩爾體積分別稱為臨界溫度、臨界壓力和臨界體積，用Tc，pc，Vc表示。練習(xí)題1.純物質(zhì)的液體與其蒸氣達(dá)到平衡，以下有關(guān)其飽和蒸氣壓的說法正確的是（）A.飽和蒸氣壓與系統(tǒng)溫度有關(guān)B.飽和蒸氣壓與系統(tǒng)壓力有關(guān)C.飽和蒸氣壓與液體的物質(zhì)的量有關(guān)D.飽和蒸氣壓與氣體的物質(zhì)的量有關(guān)答案：A2.加壓使實(shí)際氣體液化，必要條件是氣體溫度（）A.臨界溫度之上B.臨界溫度之下C.高于正常沸點(diǎn)D.低于正常沸點(diǎn)