2第一章热力学第一定律及其应用(1).ppt

第一章 热力学第一定律 • 1-1 气体一、气体基本实验定律1、波义耳（R.Boyle）定律在恒温条件下，一定量任何气体的体积V均与其压力P成反比PV=常数 （n，T 恒定） 1-1 •2. 盖-吕萨克（Ray-Lussac）定律 在恒压条件下，一定量任何气体的体积均与其温度T成正比 V/T=常数 （n，P 恒定） 1-2•3.阿伏加德罗（A.Avogado）定律 在相同温度、压力下，等体积的任何气体均含有相同的分子个数在相同温度、压力下，任何气体的摩尔体积相等101325Pa，273.15K，Vm=22.414dm3 ）二、理想气体及其状态方程1、理想气体微观模型（1）分子本身体积为零分子体积很小，忽略不计 以“质点”处理2）分子间无相互作用力3）分子彼此间以及分子与器壁之间的碰撞完全是 弹性的碰撞时没有能量消耗 实际气体在低压，高温下，接近于理想气体 综合低压下总结出来的三个基本实验定律，可以得出理想气体P、V、T三个变量之间的关系 PV=nRT n 表示气体的物质量（摩尔） R 为比例常数，通常称气体常数。

对一摩尔的气体，V/n可以表示为摩尔体积Vm PVm=RT 大量的气体实验表明，R与气体的种类无关实际气体只有在P→0时才服从它例：在27315K时，1mol 的Ne，O2，CO2进行实验，求出不同压力下PV值，外推至P→0 0PVPCO2O2Ne理想气体图1-1 PV-P关系（PV）P→0=22.414 （L·atm ， 升·大气压）R=（PV）P→0 / T =22.414/273.15 = 0.082057（L·atm·K-1·mol-1，升·大气压·开-1·摩尔-1）又∵1atm=101325牛顿·米-2=101325帕（Pa） =1.01325×106达因·厘米-2 ∴ R=PV/T= （1.01325×106×22.414×103）/273.15 =8.3143×107尔格·开-1·摩尔-1 =8.3143 （焦耳·开-1·摩尔-1， J·K-1·mol-1） 又 1卡=4.1840焦耳∴ R=1.9872 卡·开-1·摩尔-1 =8.3143焦耳焦耳·开开-1·摩尔摩尔-1 = 0.082057升·大气压·开-1·摩尔-1 三、理想气体混合规律混合气体总的物质的量n为各组分气体物质的量nB的总和 混合气体的P、V、T之间的关系 混合气体中某气体B的物质的量nB在混合气体总物质的量中 所占的分数称为物质的量分数 对于任意混合气体，有 1、道尔顿(Dalton)分压定律 •混合气体的总压力，等于处在相同体积和相同温度下各种气体单独存在时的压力之和。

对各种气体 在相同温度相同体积下 分压定律可写为 理想气体或实际气体均成立 2、阿马格特（Amagat)分体积定律 •混合气体的总体积，等于各气体在相同温度、压力条件下所占有的分体积之和 1-2 实际气体 • 一、实际气体对理想气体的偏差 真实气体只是在低压和高温下近似地服从理想气体状态方程实际气体对理想气体的偏差，从理想气体假设的方面进行解释分子体积，作用力，碰撞）二、范德华方程式 •实际气体与理想气体相比有两点差别，一是气体分子的体积不容忽视，二是分子间存在相互作用力1、压力修正 气体分子间相互吸引，必然使向器壁碰撞的分子受到一种向内部的作用力，因而减小了按理想气体状态方程式计算所得到的压力值Pa值应等于 2、体积修正 引入一个能反映分子体积的修正项 b综合上述两项修正，可得 三、气体的液化及临界状态三、气体的液化及临界状态 •同物质的P—Vm图曲线相似，都有临界点C温度高于此点时，将不再存在通过加大压力使气体液化的可能•临界温度 : 气体加压液化所允许的最高温度称为临界温度，用TC表示•临界压力:气体在临界温度下液化所需的最小压力称为临界压力，用PC表示。

•临界体积:气体在临界温度、临界压力下的摩尔体积称为临界体积，用VC表示TC、PC、VC总称为物质的临界参数，是物质的特性常数 图1-3 实际气体P-Vm等温线的一般规律 四、对应状态原理和压缩因子四、对应状态原理和压缩因子 •1、对应状态原理 将气体T，Vm，P 分别除以相应的临界参数 Tr、 Vr 、 Pr分别称为对比温度、对比压力和对比体积 若不同的气体有两个对比参数彼此相等，则第三个对比参数也基本上彼此相等 2、压缩因子、压缩因子 在T、P相同时，Vm.实 与Vm.理 两者的差异反映出实际气体对理想气体的偏离程度 若1mol气体的体积为Vm.理=RT/P 代入上式若为n mol气体 理想气体 在任何T，P下，Z=1实际气体 Z≠1，Z＞1 为正偏差；Z＜1为负偏差当P→0，趋近于理想气体，Z→1 PV实=ZnRT。