第1章 气体祥解.ppt

第一章 Contents Contents §1.1 理想气体状态方程及模型 §1.1 理想气体状态方程及模型 §1.2 气体分子动理论 二、压力和温度的统计概念 三、气体分子运动公式对几个经验定律的说明 四、分子平均平动能与温度的关系 根均方速率 §1.3 摩尔气体常数（R） §1.4 理想气体的状态图 §1.6 分子运动的速率分布 一、Maxwell 速率分布定律 §1.7 分子平动能的分布 §1.8 气体分子在重力场中的分布 §1.9 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.9 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.10 实际气体 1. 实际气体的行为 §1.11 气体的液化及临界参数 不同物质在同一温度下，可具有不同的饱和蒸气压 同一物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压，且饱和蒸汽压随温度的上升而增加 当液体的饱和蒸气压=外界压力（液体沸腾） 将101.325kPa外压的沸点称为正常沸点。 已知 则 分子与器壁的碰撞频率为 已知 或 4. 分子的隙流 气体分子通过小孔向外流出称为隙流 隙流速度为 实际气体的行为 van der Waals 方程式 其他状态方程式 压缩因子的定义 理想气体 实际气体 实际气体的压缩因子随压力的变化情况 H2 C2H4 CH4 NH3 Z 200 400 600 800 1000 0.5 1.0 1.5 2.0 0 氮气在不同温度下压缩因子随压力的变化情况 T2 T3 T1 Z 1000 1.0 0 T4 Boyle 温度TB 2. van der Waals 方程式 2. van der Waals 方程式 高温时，忽略分子间的引力（忽略含a的项） 低温时，压力又比较低，忽略分子的体积(含b项) 当压力增加到一定限度后，b的效应越来越显著，又将出现 的情况。这就是在Boyle温度以下时， 的值会随压力先降低，然后升高。 求Boyle 温度 3. 其他状态方程 常见气体状态方程 Virial型 显压型 显容型 式中A，B，C … , 称为第一、第二、第三Virial系数 §1.11 气体的液化及临界参数 1.液体的饱和蒸汽压 理想气体是不可以液化的（因为分子间没有作用力） 实际气体：在一定T,P时，气—液可共存达到平衡 气 液 气液平衡时： 气体为饱和蒸气 液体为饱和液体 压力为饱和蒸气压 定义：在一定温度下，与液体成平衡的饱和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压。 §1.11 气体的液化及临界参数 纯液体的饱和蒸气压是物质自身的性质，是温度的函数。 液态混合物的饱和蒸气压处受温度影响外， 还受组成影响。 2. 气体与液体的等温线 CO2的p—V—T图，又称为CO2的等温线 （1）在低温时，如21.5℃的等温线，曲线分三段 （2）当温度升到30.98℃时，等温线的水平部分缩成一点，出现拐点，称为临界点。在这温度以上无论加多大压力，气体均不能液化。 （3）在临界点以上，是气态的等温线，在高温或低压下，气体接近于理想气体。 §1.11 气体的液化及临界参数 CO2的p―V―T图，即CO2的等温线 48.1℃ 21.5℃ 13.1℃ 35.5℃ 32.5℃ 40 80 120 160 200 240 280 40 50 100 110 120 60 70 80 90 31.1℃ 30.98℃ 临界点 临界等温线 §1.11 气体的液化及临界参数 3. 临界参数 临界温度 Tc：使气体能够液化所允许的最高温度 临界压力 Pc：临界温度时，使气体能够液化所 需要的最小压力 临界体积 Vc：在临界温度、临界压力时的体积 Tc，Pc, Vc 统称为临界参数 临界温度 以上，不再有液体存在，即无论如何加压都不能使气体液化。 §1.11 气体的液化及临界参数 4. van der Waals 方程式的等温线 (4) (2) (1) (3) 50 100 150 200 250 300 55 60 65 70 75 80 85 90 95 4. van der Waals 方程式的等温线 临界点是极大点和转折点，有： 4. van der Waals 方程式的等温线 5. 对比状态和对比状态定律 代入 5. 对比状态和对比状态定律 定义： p称为对比压力，b称为对比体积，t称为对比温度。 对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数。 代入上式，得van der Waals 对比状态方程 上式不含因物质而异的常数a,b,且与物质的量无关。 对比状态定律： 不同气体，只要两个对比参数相