物理化学 第二版课件 教学课件 ppt 作者 关荐伊 崔一强 主编第一章 气体.ppt

第一章 气体,基本要求,掌握理想气体的pVT行为、理想气体的模型 理解真实气体的pVT行为、真实气体的状态方程 了解对比状态定律，学会使用压缩因子图,第一章 气体,1.1 理想气体状态方程 1.2 理想气体混合物的两个定律 1.3 真实气体 1.4 气体液化 1.5 压缩因子,第一节 理想气体状态方程,通常用气体物质的量n、气体体积V、气体所处的压力p和温度T四个物理量来描述其宏观状态气体的p、V、T、n四个量之间存在着一定的关系pV = nRT 理想气体状态方程,,,其中：n=m/M 代入上式得： pV = m/MRT,,,,,,,,,,,理想气体状态方程,【例题1-1】 某制氧机每小时可生产101.325kPa、25℃的纯氧6000m3，试求24小时该制氧机生产多少吨氧气？,解：每小时生产的物质的量为n=pV/RT=(101.325×1000×6000)／(8.314×298.15)=2.45×105mol,质量为M=2.45×105×32×10-3=7.84×103kg=7.84t,24小时生产纯氧的质量为：7.84×24=188t,【例题1-2】 求丁烷在温度为100℃和压力为2×101.325kPa时的密度。

解 T = 273.15+100=373.15K， p= 2×101.325kPa， M=58g/mol,密度ρ= pM/RT=(2×101.325×1000×58)／ (8.314×373.15)=3789g/m3,理想气体状态方程,理想气体的微观模型,在任何温度和压力下都能服从理想气体状态方程的气体，必须具备如下微观特征： (1)分子本身没有体积； (2)分子间没有相互作用力符合以上特征的气体为理想气体模型 理想气体模型是一种人为的模型，实际是不存在的建立理想气体模型是为了在研究中使问题简化，而实际问题可以通过对这一模型的修正得以解决分压定律,低压下气体混合物的总压等于组成该气体混合物的各组分的分压力之和，这个定律称为道尔顿分压定律所谓分压力是指气体混合物中任一组分B单独存在于气体混合物所处温度、体积条件下产生的压力PBP=∑PB PB=YBP,,,分压定律例题,某烃类混合气体的压力为100kPa，其中水蒸气的分压为20kPa，求每100mol该混合气体中所含水蒸气的质量解 p=100kPa，pH2O=20kPa， n=100mol， MH2O =18×10-3kg/mol 则：yH2O= pH2O/p=20/100=0.2mol =nH2O /n n=20mol 100mol混合气体中水蒸气的质量为 m=20×0.018kg,,,分体积定律,低压气体混合物的总体积等于组成该气体混合物的各组分的分体积之和。

这一经验定律称为阿玛格分体积定律所谓分体积就是指气体混合物中的任一组分B单独存在于气体混合物所处的温度、压力条件下占有的体积V=∑VB VB=YBV,分体积定律例题,设有一混合气体，压力为101.325kPa，取样气体体积为0.100dm3，用气体分析仪进行分析首先用NaOH溶液吸收CO2，吸收后剩余气体体积为0.097dm3；接着用焦性没食子酸溶液吸收O2，吸收后余下气体体积为0.096dm3；再用浓硫酸吸收乙烯，最后剩余气体的体积为0.063dm3，已知混合气体有CO2、O2、C2H4、H2四个组分，试求(1)各组分的物质的量分数；(2)各组分的分压CO2的体积为（0.100-0.097）dm3=0.003dm3 其他气体的体积以此类推 yCO2=0.030 yO2=0.010 yC2H4=0.330 yH2=0.630,,,混合物的平均摩尔质量,设有A、B二组分气体混合物，其摩尔质量分别为MA、MB，则气体混合物的物质的量n为,若气体混合物的质量为m，则气体混合物的平均摩尔质量为M,M=m/n=(nAMA+nBMB)/ n M=∑yBMB 不仅适用于气体混合物，也适用于液体及固体混合物。

水煤气的体积分数分别为H2O：0.5；CO：0.38；N2：0.06；CO2：0.05；CH4：0.01，在25℃，100kPa下，(1)求各组分的分压；(2)计算水煤气的平均摩尔质量和在该条件下的密度第三节 真实气体,真实气体的p、V、T性质：真实气体分子间存在着作用力，分子本身也具有体积 一方面在通常的分子平均距离下，分子间力多表现为引力，使真实气体比理想气体易于压缩，或者说，在相同的p、T条件下，真实气体的Vm应小于理想气体的Vm值另一方面，因真实气体分子本身有体积，因而会减少气体所占体积中可以压缩的空间，这将使真实气体较理想气体难于压缩，或者说，在相同的p、T的条件下，真实气体的Vm比理想气体的Vm大真实气体状态方程,范德华针对真实气体对理想气体行为产生偏差的两个原因，即真实气体存在分子本身的体积和分子间作用力，对理想气体状态方程进行了修正式中 a、b——与气体种类有关的物理常数，统称为范德华常数可查表 a与分子间引力有关，b与分子体积有关范德华方程,气体液化,真实气体在足够大的压力和足够低的温度下就会变成液体，这是真实气体区别于理想气体的特征之一气体变成液体的过程称为气体液化。

临界点所对应的温度就是临界温度Tc，如CO2的临界温度为31.1℃，超过临界温度气体将不能液化因此，临界温度时气体能够液化的最高温度气体处于临界温度下，使气体液化所需的最小压力称为临界压力pc；处于临界温度和临界压力下，气体的摩尔体积称为临界摩尔体积Vcpc、Tc、Vc统称为临界常数，是物质的特征数值不同种类气体的值非常接近,,,CO2的恒温线分为三类：即t＞31.1℃；t=31.1℃；t＜31.1℃的三类恒温线CO2的恒温线,压缩因子,人们在理想气体状态方程中引入一个校正因子Z，即可应用于真实气体方程表示如下 pVm=ZRT 或 pV=ZnRT,,该因子代表了气体的压缩性，故称为压缩因子理想气体的值恒为1，而真实气体即使在相同的、T条件下，值也不同Z1较理想气体难压缩，Z1较理想气体易压缩对比状态原理,各种气体在临界点时都有着共同的特性——气、液不分，我们以临界常数作为衡量各真实气体p、V、T的对比尺度，引入对比参数式中的pr为对比压力，Vr为对比体积，Tr为对比温度，统称为对比参数,各种真实气体在两个对比参数相同时，那么第三个也近似相等，此时气体处于同一对比状态，这一原理称为对应状态原理,压缩因子图,式中 称为临界压缩因子，为一近似常数。

而对应状态原理又证明各真实气体若具有相同pr、Tr时就有相同的Vr，因此，由上式各真实气体在同一对比状态时，就有相同的值，即具有普遍化根据这一特性，就可以根据几种气体的实际数据求出其的平均值，作出具有普遍意义的压缩因子图压缩因子图,例题,【例题】 分别用(1)理想气体状态方程；(2)压缩因子图求算40℃和6060kPa下1000molCO2气体的体积是多少？若已知实验值为0.304m3，试比较两种方法的计算误差 (1)按理想气体状态方程计算，得,,,(2)用压缩因子图计算,查表得,,K,Pa,,,m3,。