第一章 气体的pVT关系VIP专享VIP免费

物理化学第一章气体的pVT关系第一章气体的第一章气体的pVTpVT关系关系理想气体状态方程理想气体混合物气体的液化及临界参数真实气体状态方程对应状态原理及普遍化压缩因子图§§1.11.1理想气体状态方程理想气体状态方程(1)波义尔(BoyleR)定律：pV=c(nandT=c’)1.理想气体状态方程(equationofstate)(2)盖-吕萨克(GayJ-Lussac)定律:V/T=c(n,p=c’)(3)阿伏加德罗(AvogadroA)定律：V/n=c(p,T=c’)理想气体状态方程（Clapeyronequation）：pV=nRTp-Pa,V-m3,n-mol，T-K，R-摩尔气体常数R=8.314510Pa.m3.mol-1.K-1=8.314510J.mol-1.K-1理想气体状态方程的其它表达形式：pVm=RTpV=(m/M)RTn=1n=m/M19世纪中叶，法国科学家克拉珀龙（Clapeyron）综合波义耳定律和查理-盖吕萨克定律，阿伏加德罗定理：把描述气体状态的3个参数：p、V、T归于一个方程式，表述为：一定量气体，体积和压力的乘积与热力学温度成正比。恒量222111TVpTVpEmileClapeyron在这个方程中，对于1mol的气体，恒量为R，而n(mol)的气体，恒量为nR，R称为摩尔气体常数。经过Horstmam和门捷列夫等人的支持和提倡，19世纪末，人们开始普遍地使用现行的理想气体状态方程：pV=nRT恒量222111TVpTVp2.理想气体模型(model)rE0r0(1)分子间力-兰纳德-琼斯理论(Lennard-Jonestheory)126rBrAEEErepulattra(2)理想气体模型①分子之间无相互作用力，E=0②分子本身不占有体积实际气体p<几千Kpa→满足工程需要pV=nRT(3)实际气体Lennard-JonesLennard-Jones英国科学家英国科学家SirJohnEdwardLenSirJohnEdwardLennard-Jones(1894-1954):nard-Jones(1894-1954):先后作为英国先后作为英国Bristol(Bristol(布里斯布里斯托尔）托尔）))大学的理论物理学家和大学的理论物理学家和CaCambridgembridge（剑桥）大学的理论科学（剑桥）大学的理论科学家，是当代计算化学的创始人。他家，是当代计算化学的创始人。他的关于分子结构、化合价、分子间的关于分子结构、化合价、分子间相互作用的研究成果享誉科学界。相互作用的研究成果享誉科学界。3.摩尔气体常数RR=8.314510是通过实验测定得到R=lim(pVm)T/Tp→0=8.3145J.mol-1.K-1(1)在p→0，R是一个对各种气体都适用的常数(2)在p→0，pV=nRT可适用于各种气体结论：§1§1.2.2理想气体混合物的理想气体混合物的pVTpVT关系关系AABBnnyAABBmmw1.气体混合物组成的表示(1)摩尔分数表示(y)(2)质量分数表示(w)AAmABmBBVxVx*,*,(3)体积分数表示(φ)1BBy1BBw1BBdefdefdef2.理想气体混合物的状态方程：pV=nRT=(∑nB)RTBpV=nRT=(m/Mmix)RTMmix=def∑yBMBm=∑mB=∑nBMB=∑nyBMB=n∑yBMB=nMmixMmix=∑mB/∑nB3.道尔顿(Dalton)分压定律pB=yBpdef∑yB=1p=∑pB适用于所有混合气体(1)分压定律StatueofDaltonintheManchesterTownHallJohnDalton他的原子理论（AtomicTheory）、倍数比率定律(LawofMultipleProportions)、分压定律（Dalton’sLawofPartialPressure）、先天性红绿色盲(Daltonism)研究享誉学术界。JohnDalton（1766-1844）：英国化学家，气象学家和物理学家。(2)理想气体混合物的分压pV=(∑nB)RTyB=nB/∑nBpB=yBppB=nBRT/V理想气体混合物中组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的T和V条件下时的压力例：有300K、104.365kPa湿烃混合气体（含水蒸气的烃混合气），水蒸气的分压为3.167kPa。欲得到除去水蒸气的1kmol干烃混合气，求：1.应从湿烃混合气中除去水蒸气的物质的量；2.所需湿烃混合气的初始体积。解：1.设湿烃混合气中烃类(A)的分压为pA、水蒸气(B)的pB.pB=3.167kPa,pA=p-pB=101.198kPa;nA=1kmol.pB=yBp=(nB/∑n)ppA=yAp=(nA/∑n)pnB/nA=pB/pAnB=nApB/pA=1000×3.167/101.198mol=31.30mol2.设所求初始体积为VV=nRT/p=nART/pA=nBRT/pB=24.65m34.阿马加(Amagat)分体积定律V=∑VB*B理想气体混合物的总体积V为各组分分体积VB*之和其中VB*=nBRT/p理想气体混合物中组分B的分体积VB*等于纯组分B在混合物的T及p条件下所占有的体积VB*=nBRT/ppB=nBRT/VpV=nRT=(∑nB)RTyB=nB/∑nByB=VB*/V=pB/p☺理想气体混合物状态方程的表示形式：pV=(∑nB)RT经典表达式...