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,*,第一章 气体,第一章 气体,1,第一章 气体,1.1 气体分子动理论（,自学,）,1.2 摩尔气体常数（,R,）,1.3 理想气体的状态图,1.4 分子运动的速率分布（,自学,）,1.5 分子平动能的分布（,自学,）,1.6 气体分子在重力场中的分布（,自学,）,1.7 分子的碰撞频率与平均自由程（,自学,）,1.8 实际气体,1.9 气液间的转变,1.10 压缩因子图,*1.11 分子间的相互作用力（,自学,）,第一章 气体1.1 气体分子动理论（,2,1.1,气体分子动理论,1.理想气体的状态方程,是压力，单位为,Pa,是体积，单位为,是物质的量，单位为,是摩尔气体常数，等于,是热力学温度，单位为,K,1.1 气体分子动理论1.理想气体的状态方程是压力，单位,3,续,2.理想气体的定义及微观模型,定义：,在任何温度,、压力下均服从理想气体状态方程的气体。,微观模型,：,1)分子之间无相互作用力。,2)分子本身不占有体积。,续2.理想气体的定义及微观模型,4,续,3.Dalton（道尔顿）分压定律,即：混合气体总压P为各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力 P,B,的总和。,对于理想气体：,总压 P（n,a,+n,b,+n,c,+）n,a,+n,b,+n,c,+,n,B,即,P P,B,分压力,P,B,=y,B,P,对理想气体 P,B,n,B,RT/V,续3.Dalton（道尔顿）分压定律,5,续,4.Amagat(阿马格)分体积定律,混合气体中任一组分B的,分体积V,B,：是所含 n,B,的 B 单独存在于混合气体的温度、总压力条件下占有的体积。,阿马格定律：,混合气体的总体积等于各组分的分体积的总和。即,V=V,B,.,分体积 V,B,=y,B,V,对理想气体 V,B,=n,B,R T/P,对,真实气体不适用,。,续4.Amagat(阿马格)分体积定律,6,1.2 摩尔气体常数（,R,）,10,20,30,40,50,2,4,6,8,图,1.4(a),1.2 摩尔气体常数（R）10203040502468图,7,1.2 摩尔气体常数（,R,）,10,20,30,40,50,2,4,6,8,图,1.4(b),CO,N,2,H,2,1.2 摩尔气体常数（R）10203040502468图,8,1.3 理想气体的状态图,在,p,，,V,，,T,的立体图上,T,V,p,等压线,等温线,所有可作为理想气体的都会出现在这曲面上，,并满足,这理想气体的状态图也称为,相图,。,1.3 理想气体的状态图 在p，V，T的立体图上TVp等,9,1.8 实际气体,实际气体的行为,van der Waals 方程式,其他状态方程式,1.8 实际气体实际气体的行为van der Wa,10,小问题,以下什么情况下，实际气体更接近于理想气体？,A.低温高压,B.低压高温,C.高温高压,D.低压低温,小问题以下什么情况下，实际气体更接近于理想气体？,11,实际气体的行为,压缩因子的定义,理想气体,实际气体,实际气体的行为压缩因子的定义理想气体实际气体,12,实际气体的压缩因子随压力的变化情况,H,2,C,2,H,4,CH,4,NH,3,Z,200,400,600,800,1000,0.5,1.0,1.5,2.0,0,实际气体的压缩因子随压力的变化情况H2C2H4CH4NH3Z,13,氮气在不同温度下压缩因子随压力的变化情况,Z,1000,1.0,0,T,2,T,3,T,1,T,4,氮气在不同温度下压缩因子随压力的变化情况Z10001.00T,14,van der Waals,方程式,van der Waals 方程式,15,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,。,van der Waals 方程式高温时，忽略分子间的引力（,16,求Boyle 温度,求Boyle 温度,17,其他状态方程,气体状态方程通式,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,其他状态方程气体状态方程通式常见气体状态方程Virial型显,18,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,van der Waals,方程式的等温线,气体与液体的,等温线,对比状态与对比状态定律,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程,19,CO,2,的,p,V,T,图,，,即,CO,2,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,气体与液体的,等温线,CO2的pVT图，即CO2的等温线48.121.51,20,1.9,气液间的转变,实际气体的等温线和液化过程,气体与液体的等温线,CO,2,的,p,V,T,图,，,又称为,CO,2,的等温线,（1）,图中在低温时，例如,21.5,的等温线，曲线分为三段,（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。,1.9 气液间的转变实际气体的等温线和液化过程气体与,21,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,van der Waals 方程式的等温线(4)(2)(1),22,van der Waals,方程式的等温线,1。曲线,（1）,在临界点以上，有一个实根两个虚根,2。曲线,（2）,在临界点，有三个相等的实根,3。曲线,（3）,在临界点以下，有三个数值不同的实根，如,b,，,c,，,d,点,处于,F,点的过饱和蒸气很不稳定，易凝结成液体，回到气-液平衡的状态。,van der Waals 方程式的等温线1。曲线（1）在临,23,van der Waals,方程式的等温线,临界点是极大点、极小点和转折点三点合一，有：,van der Waals 方程式的等温线临界点是极大点、极,24,van der Waals,方程式的等温线,van der Waals 方程式的等温线,25,对比状态和对比状态定律,代入,对比状态和对比状态定律代入,26,对比状态和对比状态定律,定义：,代入上式，得van der Waals 对比状态方程,对比状态和对比状态定律定义：代入上式，得van der Wa,27,1.10,压缩因子图,实际气体的有关计算,对于,理想气体,，任何温度、压力下,对于,非理想气体,表示实际气体不易压缩,表示实际气体极容易压缩,Z,被,称为压缩因子，,Z,的数值与温度、压力有关,不同气体在相同的对比状态下，,压缩因子,Z,的数值大致相同,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算对于理想气体，,28,1.10,压缩因子图,实际气体的有关计算,1.10 压缩因子图实际气体的有关计算,29,压缩因子图,压缩因子图,30,压缩因子图的使用方法,Z,Pr,Tr=1.0,2,0.3,由Tr=1.0,Pr=2 ,查出Z=0.3,压缩因子图的使用方法ZPrTr=1.020.3由Tr=1.0,31,