物理化学
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物理化学. 第一章 气体的 pVT 关系. P,V and T Relation of Gases. 第一章 气体的 pTV 关系. §1.1 理想气体状态方程 §1.2 道尔顿定律和阿尔格定律 §1.3 气体的液化及临界参数 §1.4 真实气体状态方程 §1.5 压缩因子及普遍化压缩因子图. § 1.1 理想气体状态方程. 1. 理想气体状态方程. (1)波义耳 ( Boyle R) 定律 (2)盖 - 吕萨克 ( Gay J—Lussac J) 定律 (3)阿伏加德罗 ( Avogadro A) 定律.

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物理化学

第一章 气体的pVT关系

P,V and T Relation of Gases


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第一章 气体的pTV关系

§1.1 理想气体状态方程

§1.2 道尔顿定律和阿尔格定律

§1.3 气体的液化及临界参数

§1.4 真实气体状态方程

§1.5 压缩因子及普遍化压缩因子图


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§1.1理想气体状态方程

  • 1.理想气体状态方程

(1)波义耳(Boyle R)定律

(2)盖-吕萨克(Gay J—Lussac J)定律

(3)阿伏加德罗(Avogadro A)定律


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  在总结上述三个定律的基础上,人们整理出如下状态方程:

  称1.1.1a为理想气体状态方程式。式中R称为摩尔气体常数。(gas constant)

(1.1.1a)

(1.1.1b)

例1.1.1(p5)


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特征:

①分子之间无作用力

②分子本身不占体积

 分子可近似被看作是没有体积的质点。理想气体并不存在,但任何真实气体在压力趋于零时均接近于理想气体。因此,对于真实气体的p、V、T计算,除非特别说明,均可用理想气体状态方程。

  • 2.理想气体(perfect gas)


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§1.2道尔顿定律和阿马格定律

  • 1.混合物的组成

⑴质量分数

mass fraction

(1.2.1)

⑵摩尔分数

moler fraction

(1.2.2)

⑶体积分数

volume fraction

(1.2.3)


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  • 2.道尔顿分压定律(Daldon’s law of partial pressure)

对于任何气体混合物,分压为

(1.2.4)

(1.2.5)

对于理想气体混合物

例1.2.1(p8)

(1.2.6)


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分体积

  • 3.阿马格分体积定律(Amagat’s law of partial volume)

对于任何气体混合物,有

(1.2.7)

对于理想气体混合物,有

(1.2.8)

(1.2.9)

摩尔分数


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  • 4.气体混合物的摩尔质量

混合物的摩尔质量定义为

(1.2.10)

(1.2.12)

对理想气体的混合物有

例1.2.2(p11)


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§1.3 气体的液化及临界参数

  • 1.液体的饱和蒸气压(vapor pressure)

  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。

例1.3.1


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临界温度:(critical temperature,Tc)使气体能够液化所允许的最高温度。

临界压力:(criticalpressure ,pc)在临界温度下时的饱和蒸气压。是在临界温度下使气体液化所需要的最低压力。

摩尔临界体积:(critical volume,Vm,c)是在临界温度和临界压力下物质的摩尔体积。

  • 2.临界参数


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⑴温度一定时,只有一个平衡压力。

⑵水平线右端点Vm(气),T升高,左移;左端点Vm(液),T升高,右移。

⑶ T升高,水平段升高,对应压力增大。

⑷C为临界点,饱和气体和饱和液体无区别的点。

  • 3.真实气体的 图及气体的液化(p16)


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§1.4真实气体状态方程

1.范德华方程(van der Waals Equation)

从以下两个方面进行修正:硬球模型

①体积修正项 ②压力修正项

许多气体在中压范围内,能够很好地服从范德华方程,计算精度要高于理想气体状态方程。但在压力较高时,范德华方程还不能满足工程计算上的需要。


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2.维里方程

(1.4.2)

(1.4.3)

在计算精度要求不高时,有时只用到第二项,所以第二维里系数较其他维里系数更为重要。

例1.4.1、1.4.2


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§1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图

  • 1.压缩因子(compresdion factor)

临界压缩因子


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  • 2.对应状态原理

对比压力:

对比体积:

对比温度:

对应状态原理:各种不同的气体,只要有两个对比参数相同,则第三个对比参数必定(大致)相同。


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  • 3.普遍化压缩因子图

荷根及华德生描绘了双参数普遍化压缩因子图。虽然由图中查到的压缩因子的准确性不高,但可满足工业上的应用。


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双参数普遍化压缩因子图


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