《材料科学与工程导论》第1章气体.ppt

* * * 备用 * * * * * * * * 第1章气体 1。掌握理想气体概念、理想气体状态方程式及有关计算 2。掌握气体分压定律及计算 重点：掌握理想气体定律、分压定律和分体积定律及其有关计算；牢固掌握气体常数R的取值和单位。 难点：体积分数，摩尔分数，分压等概念的理解、掌握和运用。 气 体 §1.1 理想气体状态方程式 §1.2 气体混合物 一、气体 1 理想气体状态方程 物质的状态： 固体 液体 气体 分子间作用力，减弱 密度，降低 （有例外） 具有可压缩性和扩散性 气体的最基本特征： 理想气体 物理模型 人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。 理想气体 假定： 分子不占有体积(忽略尺寸) 分子间作用力忽略不计 P V = n R T（理想气体状态方程） 压力 体积 温度 气体常数 摩尔数 适用于：温度较高或压力较低时的稀薄气体 气体状态方程 的运用 几种变化情况： 波义耳(Boyle) 定律：PV = 衡量 （T, n 恒定） 查理-盖?吕萨克(Charles-Gay·Lussac) 定律： V/T =衡量 （P, n 恒定） 阿伏加德罗(Avogadro) 定律： V/n = 衡量 （T, P 恒定） 1.1.1 理想气体状态方程式 pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3 R=8.314 kPa?L?K-1?mol-1 R 的其它数值 R 值 单位 0.08206 atm · L · mol-1 · K-1 1.987 cal · mol-1 · K-1 8.314 J · mol-1 · K-1 8.314 m3 · Pa · mol-1 · K-1 62.36 L · torr · mol-1 · K-1 1.1.2 理想气体状态方程式的应用 1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。 应用范围： 温度不太低，压力不太高的真实气体。 pV = nRT 2. 气体摩尔质量的计算 M = Mr g?mol-1 3. 气体密度的计算 ? = ? = m / V 例题：计算摩尔质量 惰性气体氙能和氟形成多种氟化物 XeFx。实验测定在80 oC，15.6 kPa 时，某气态氟化氙试样的密度为0.899（g · dm-3)，试确定这种氟化氙的分子式。 解： 求出摩尔质量，即可确定分子式。 设氟化氙摩尔质量为M，密度为r（g · dm-3)，质量为m (g)，R 应选用 8.31（kPa · dm3 · mol-1 · K-1）。 ∵ PV = nRT = (m/M) RT ∴ M = (m/V)(RT/P) = r (RT/P) = (0.899 × 8.31 × 353)/15.6 = 169 (g ? mol-1) 已知 原子量 Xe 131, F 19, XeFx ∴ 131+19x =169 x = 2 ∴ 这种氟化氙的分子式为：XeF2 §1.2 气体混合物 1.2.1 分压定律 1.2.2 分压定律的应用 组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。 分压： 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。 1.2.1 分压定律 A B P1,T1,V1 P2,V2,T2 A+B P3,T3,V3 气体分子个数 A和B压力是否变化？ T1=T2=T3 混合气体的状态如何描述？ n1 n2 P3A,T3,V3 P3B,T3,V