热学分子运动3.ppt

在通常温度和压强范围内，实际气体的性质可用 理想气体近似，但在更大的温度和压强范围内， 实际气体的性质与理想气体有很大不同。 4-5 实际气体等温线 将一定量的气体等温压 缩，在压缩过程中 P 和 V 的关系曲线称为等温线。 1869 年安得鲁斯特对 CO 2 气体进行了等温变化实 验研究，测得几条等温线（如图所示）。 ? 较高温度（ 48.1 ? C ）等温线接近双曲线。 实际气体的行为与理想气体的行为接近。 上页 下页 上页 下页 ? 较低温度（如 13 ? C ） A ? B 气体等温压缩过程 B ? C 气液等温相变过程 在 B 点，气体开始液化 在 C 点，完全变为液体 特点： T 一定， P 一定。蒸汽与液体共存， 而且处于平衡状态。蒸汽为饱和汽， P B =49 atm 是 T=13 ? C 时的饱和汽 压。在相变过程中， 蒸汽与液体总 体积减小，但 P B 保持不变，是以质 量在两相间的转变来适应体的变化。 C ? D 液体等温压缩过程，曲线很陡，说明 液体可压缩性很小。 上页 下页 ? 继续升温 可得一族等温线。 每条线上都有一个与 BC 相似的平台。 随 T 升高 平台上移 饱和气压变大 随 T 升高 平台变短 气体开始液化的摩尔体积减小 完全变为液体的摩尔体积增大 上页 下页 ? 临界点 当 T= 13 。 1 ? C 时 平台消失，出现斜率为零的拐点 K ， 称为临界点。临界等温线。 当 T ? 13 。 1 ? C 时 气体经等温压缩，无论压强多高， 都不会变为液体。 T K = 13.1 ? C 为临界温度 V K 为临界体积 P K 为临界压强 不同物质具有不同的临界参量。 临界参量 上页 下页 ? P-V 平面的四个区域 气体 汽体 汽液共存 液体 上页 下页 4-6 范德瓦尔斯方程 —— 分子间的相互作用对气体宏观性质的影响 ? 分子力 实际上，气体分子是由电子和带正电的原子核 组成，它们之间存在着相互作用力，称为分子 力。 对于分子力很难用简单的数学公式来描述。在 分子运动论中，通常在实验基础上采用简化模 型。 上页 下页 ? 力心点模型 假定分子之间相互作用力为有心力，可用半经验 公式表示 （ s ? t) r ：两个分子的中心距离 ? 、 ? 、 s 、 t ：正数，由实验确定。 t s r r f ? ? ? ? r ? r 0 —— 斥力 r ? r 0 —— 引力 r ? R —— 几乎无相互作用 R 称为分子力的有效作用距离 R= r 0 —— 无相互作用 r 0 称为平衡距离 上页 下页 当两个分子彼此接近到 r ? r 0 时斥力迅速增大， 阻止两个分子进一步靠 近，宛如两个分子都是 具有一定大小的球体。 ? 有吸引力的刚球模型 可简化的认为，当两个分子的中心距离达到某一 值 d 时，斥力变为无穷大，两个分子不可能无限接 近，这相当于把分子设想为直径为 d 的刚球， d 称 为分子的有效直径。 d~10 10 m R~ 几十倍或几百倍 d r ? d 时分子间有吸引力 d 0 f R r 上页 下页 ? 范德瓦尔斯方程 ? 克劳修斯对理想气体状态方程的修正 （分子体积引起的修正） 1 mol 理想气体 pv m =RT 若将分子视为刚球