单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.3 气体的液化及临界参数,Gases liquidation and Critical,paracters,1.液体的饱和蒸气压,the Saturated Vapour Pressure,理想气体不液化因分子间没有相互作用力,实际气体：在一定T、p 时，气液可共存到达平衡,气,液,p,*,气液平衡时,：,气体称为,饱和蒸气,；,液体称为,饱和液体,；,压力称为,饱和蒸气压,。,1,饱和蒸气压是温度的函数,表1.3.1 水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压,饱和蒸气压外压时的温度称为,沸点,饱和蒸气压,1,个大气压时的温度称为,正常沸点,2,T一定时：,如 pB pB*，B气体凝结为液体至pBpB*,此规律不受其它气体存在的影响,相对湿度的概念：相对湿度,3,2.临界参数,Critical paracters,由表1.3.1可知：,p*=f,(,T,),T,，,p,*,当,T,T,c,时，液相消失，加压不再可使气体液化。,T,c,临界温度：,使气体能够液化所允许的最高温度,临界温度以上不再有液体存在，,p*=f,(,T,)曲线终止于临界温度；,临界温度,T,c,时的饱和蒸气压称为临界压力,4,临界压力,p,c,:,在临界温度下使气体液化所需的最低压力,临界摩尔体积,V,m,c,：,在,T,c,、,p,c,下物质的摩尔体积,T,c、,p,c、,V,c,统称为物质的临界参数,5,3.真实气体的,p-V,m,图及气体的液化,CO,2,的PV图,6,三个区域：,T,T,c,T T,c,T=T,c,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,4,g,1,g,2,g,1,g,2,l,1,l,2,l,1,l,2,V,m,/V,m,p,/p,图1.3.1真实气体,p-V,m,等温线示意图,C,7,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,4,g,1,g,2,g,1,g,2,l,1,l,2,l,1,l,2,V,m,/V,m,p,/p,图1.3.1真实气体,p-V,m,等温线示意图,C,1),T,T,c,气相线,g,1,g,1,:,p,V,m,气液平衡线,g,1,l,1,:,加压，,p,*,不变,g,l,V,m,g,1,:,饱和蒸气摩尔体积,V,m,(g),l,1,:饱和液体摩尔体积,V,m,(l),g,1,l,1,线上，气液共存,液相线,l,1,l,1,:,p,V,m,很少，反映出液体的不可压缩性,8,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,c,无论加多大压力，气态不再变为液体，等温线为一光滑曲线,T,4,T,3,T,c,T,2,T,1,T,1,T,2,T,c,T,3,T,B,T,=,T,B,T,T,B,:,p,，,pV,m,T=T,B,:,p,pV,m,开始不变，然后增加,T,T,B,:,p,pV,m,先下降，后增加,T,B,:,波义尔温度，定义为：,14,每种气体有自己的波义尔温度；,T,B,一般为,T,c,的2 2.5 倍；,T,T,B,时，气体在几百,kPa,的压力范围内,符合理想气体状态方程,2.范德华J.D.Vander Waals)方程,实质为：,分子间无相互作用力时气体的压力,1 mol 气体分子的自由活动空间RT,理想气体状态方程,pV,m,=RT,15,实际气体：,1)分子间有相互作用力,器壁,内部分子,靠近器壁的分子,分子间相互作用减弱了分子对器壁的碰撞，,所以：,p=p,理,p,内,p,内,=,a/,V,m,2,p,理,=,p,+,p,内,=,p,+,a/,V,m,2,16,2)分子本身占有体积,1 mol,真实气体所占空间,(,V,m,b,),b,：,1 mol,分子自身所占体积,将修正后的压力和体积项引入理想气体状态方程：,范德华方程,式中：,a,b,范德华常数，见附表,p,0,V,m,范德华方程 理想气体状态方程,17,2.维里方程,Virial:拉丁文“力 的意思,Kammerling-Onnes,于二十世纪初提出的经验式,式中：,B，C，D,B，C，D,分别为第二、第三、第四,维里系数,当,p,0,时，,V,m,维里方程 理想气体状态方程,18,维里方程后来用统计的方法得到了证明，成为具有一定理论意义的方程。,第二维里系数：,反映了二分子间的相互作用对,气体,pVT,关系的影响,第三维里系数：,反映了三分子间的相互作用对,气体,pVT,关系的影响,19,1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图,the Law of Corresponding States and the Popular Compressibility Factor Chart,1.压缩因子,引入压缩因子来修正理想气体状态方程，,描述实际气体的,pVT,性质：,pV,=,ZnRT,或,pV,m,=,ZRT,压缩因子的定义为：,Z,的单位为1,20,Z,的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度,理想气体,Z,1,真实气体,Z,1：,比理想气体难压缩,维里方程实质是将压缩因子表示成,V,m,或,p,的级数关系。,Z,查压缩因子图，或由维里方程等公式计算,由,pVT,数据拟合得到,Z p,关系,21,临界点时的,Z,c,:,多数物质的,Z,c,:,0.26 0.29,22,2.对应状态原理,Law of Corresponding States,定义：,p,r,对比压力,V,r,对比体积,T,r,对比温度,对比参数，单位为1,比照参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数,对应状态原理：,实际气体在两个比照参数相同时，它们的第三个比照参数几乎具有相同的值。这时称这些气体处于相同的对应状态,23,3.,普遍,化压缩因子图,Popular Compressibility Factor Chart,将比照参数引入压缩因子，有：,Zc 近似为常数Zc 0.270.29),当pr,Vr,Tr 相同时，Z大致相同，,Z=f(Tr,pr),适用于所有真实气体,用图来表示,压缩因子图,24,25,任何Tr，pr 0，Z1理想气体；,Tr 较小时，pr，Z先，后，,反映出气体低压易压缩，高压难压缩,Tr 较大时，Z 1,26,压缩因子图的应用,（1）已知,T、p,求,Z,和,V,m,T,p,求,V,m,T,r,p,r,Z,1,2,3,查图,计算(,pV,m,=,ZRT,),2T、Vm，求 Z 和 pr,需在压缩因子图上作辅助线,式中,p,c,V,m,/RT,为常数，,Z p,r,为直线关系，,该直线与所求,T,r,线交点对应的,Z,和,p,r，,为所求值,27,第一章小结,1.理想气体,pV=nRT,道尔顿定律,阿马加定律,28,2.实际气体,范德华J.D.Vander Waals)方程,维里方程,压缩因子,pV,=,ZnRT,或,pV,m,=,ZRT,29,