第十章 实际气体性质
实际气体的热力性质精品PPT课件
③ 饱和温度 ②
将上述未饱和水定压汽化
④
过程表示到T-s图上
①
2020/12/22
s
17
提高汽化过程的压力，仍将水
从0℃开始加热
T
c
水的饱和温度ts↑
Tc
s↑ s↓
饱和温度
当压力提高至22.064 Mpa 时 ，
水加热至373.99℃(临界温度) 立即
全部汽化，相变实现连续过度，
s' s"
s
临界状态下汽化潜热 r =0; s = s。
一个称为三相点的汽、液、固三 相平衡共存的特殊状态
液态
C
表明物质汽-液-固三相相互
熔解
转换关系的P-t 图称作三相图
固态 A 汽化
图中 A 为三相点 AD——升华曲线
汽态
D
升华
AB——熔解曲线 线上两相平衡共存 tc t
AC——汽化曲线
三相点是物质的一种容易复现的具有唯一性的状态
由于只在临界温度以下才存在液态物质，所以汽化线
液化完成时的比体积v2(2)则较大
液体的压缩与前述过程一样
2" T2 1" 2
T1 1
v"2 v"1
v
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CO2气体若在304.19K下定温压 P 缩 ， 过 程 进 行 到 Pc=7.382 MPa ， Pc vc=0.00213675m3/kg 时 将 发 生 从 气 体到液体的连续过渡，不再出现定
1——纯饱和蒸汽； 1——纯饱和液体
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继 续 对 CO2 液 体 进 行 定 温 压 缩 ， P 结果压力急剧升高，不再保持与
化学必背知识点初中化学气体的性质和计算技巧
化学必背知识点初中化学气体的性质和计算技巧气体的性质和计算技巧在学习化学的过程中，气体是一个非常重要的研究对象。
气体的性质和计算技巧对于解决化学问题和理解化学原理都具有重要意义。
本文将为您介绍初中化学中关于气体的必背知识点，探讨气体的性质和计算技巧。
一、气体的性质1.分子速度和平均动能：气体分子呈无规则运动，其速度分布服从麦克斯韦速度分布定律。
平均动能与温度成正比，温度越高，气体分子的平均动能越大。
2.压强和气压：气体分子在容器壁上碰撞产生压力，即为压强。
当气体分子数目一定时，压强与温度成正比，与气体体积成反比。
大气压是地球大气对于地面单位面积上的压力。
3.温度和热量传递：温度是反映物体热量状态的物理量。
热量会从高温物体传递到低温物体，直到两者达到热平衡为止。
热传递方式包括传导、辐射和对流。
4.扩散和扩散速率：气体在容器中的自由运动导致了气体分子之间的碰撞和相互扩散。
气体的扩散速率与温度成正比，与气体分子质量成反比。
5.溶解度和饱和溶液：气体可以溶解在液体中，溶解度受温度和压强的影响，温度升高溶解度降低，压强提高溶解度增加。
当溶解度达到最大限度时，液体达到饱和状态。
二、计算技巧1.理想气体状态方程：PV=nRT是描述理想气体行为的状态方程，其中P为压强，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
2.分压定律和摩尔分数：对于气体混合物，分压定律表示混合物中各个气体分子的压强与其摩尔分数成正比。
摩尔分数是某个组分的摩尔数与总摩尔数之比。
3.饱和溶液的气体压强：饱和溶液中气体的压强与溶液中溶解度成正比。
可根据溶液中气体的压强和溶解度计算溶液中气体的摩尔分数。
4.热扩散计算：根据热扩散公式，可计算不同温度下气体分子的平均速率，从而推算出气体的扩散速率。
5.气体的导热计算：可利用导热公式计算气体传热速率，其中热导率、温差和导热距离是计算的关键参数。
总结：气体的性质和计算技巧是初中化学中不可或缺的知识点。
9.12 实际气体的性质
r
F F
靠近器壁的分子 受到一个指向内
部的分子合引力
r
RT pi 考虑到分子间的引力，气体对器壁的压强 p vb 1 mol 气体的范德瓦耳斯方程 ( p pi )( v b) RT 其中内压强 pi =a/v2
范德瓦耳斯方程
m2 a m m ( p 2 2 )(V b) RT M V M M
1 mol 理想气体的状态方程 1. 分子体积所引起的修正
pv RT
考虑气体分子本身有大小，将上式修改为
p( v b) RT
b 为常数，可由实Байду номын сангаас测定或理论估计。
RT p vb
2. 分子间引力引起的修正 对分子有作用力的分子分布在一个半径为r 的球体内
远离器壁分 子所受其它 分子的平均 作用力为零
9.12 实际气体的性质
一、实际气体的等温线
只有在较高温度或低的 压强时, CO2气体的性质 才和理想气体相近。
四个区域 汽态区(能液化) 汽液共存区 液态区 气态区(不能液化)
临界点C
CO2 等温线
饱和 蒸汽压
二、范德瓦耳斯方程
实际气体分子有大小，并且分子之间存在相互作用，需要对理想气体 状态方程加以修正。
三、 范德瓦耳斯等温线
范德瓦耳斯等温线正确的 描述了汽态、液态的行为。 AB区域 在试验上，是 AB 直线; 在理论上，是 AA BB 曲线 AA′ 曲线：虽然压强超过饱和蒸 汽压，但仍以汽态存在 —— 过饱和蒸汽
BB 曲线：虽然压强低于饱和蒸
汽压，但液体仍不蒸发 —— 过热液体
非理想气体状态方程与实际气体定律
非理想气体状态方程与实际气体定律非理想气体状态方程是指在实际情况下，气体不完全符合理想气体状态方程的情况。
即使压力、体积和温度满足状态方程的关系式，气体在高压和低温下仍然会有一些变化。
这些变化导致了非理想气体状态方程的出现，以更准确地描述实际气体的行为。
本文将介绍非理想气体状态方程以及几个实际气体定律的应用。
一、非理想气体状态方程1. 理想气体状态方程回顾理想气体状态方程是描述理想气体行为的方程式，即PV = nRT，其中P为气体的压力，V为体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。
这个方程假设气体分子之间没有相互作用力，并且气体分子体积可以忽略不计。
2. 非理想气体状态方程的修正实际上，气体分子之间存在一定的相互作用力，且气体分子自身也具有一定的体积。
因此，在高压和低温下，气体的实际行为将与理想气体状态方程有所不同。
为了更准确地描述实际气体的行为，引入了一些修正参数。
3. van der Waals方程van der Waals方程是一种广泛使用的非理想气体状态方程。
它对理想气体状态方程进行了修正，考虑了气体分子体积和相互作用力的影响。
van der Waals方程表示为：（P + a(n/V)²)(V - nb) = nRT其中a和b分别是修正参数，与特定气体的性质有关。
4. Beattie-Bridgeman方程Beattie-Bridgeman方程也是描述非理想气体行为的方程之一。
它是van der Waals方程的改进版本，通过引入更多的修正参数来考虑更多的气体性质。
Beattie-Bridgeman方程的形式如下：P(V - nb) = RT + a(T)⁄V² + c(V)⁄V²其中a(T)和c(V)是温度和体积的修正参数。
二、实际气体定律的应用1. 查理定律查理定律描述了在恒定压力下，气体的体积与温度之间的关系。
根据查理定律，当压力不变时，气体体积与温度成正比。
参考资料实际气体与理想气体的差别
参考资料●实际气体与理想气体的差异精确的实验说明，一切实际气体都只是近似地遵守玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律．当气体压强不太大〔与大气压比拟〕、温度不太低〔与室温比拟〕时，实际测量的结果与上述定律得出的结果相差不大．当压强很大、温度很低时，实际测量结果和由上述定律得出的结果有很大差异．下面的表列出了几种常见气体在0℃和不同压强下，压强和体积的乘积PV的实验值．实验所取的气体在0℃、1.013×105Pa时的体积为1L．从下页的表可见，在气体压强为1.013×105Pa至1．013×107Pa之间时，实验结果与玻意耳定律相差不大；压强超过1.013×107Pa时，实验值跟理论值之间已有显著的偏离；当压强到达1.013×108Pa时，玻意耳定律已完全不能适用了．为什么实际气体在压强很大时不能遵守玻意耳定律呢？这是因为玻意耳定律只适用于理想气体．理想气体是一个理论模型，从分子动理论的观点来看，这个理论模型主要有如下三点：〔1〕分子本身的大小比起分子之间的平均距离来可以忽略不计．〔2〕气体分子在做无规那么运动过程中，除发生碰撞的瞬间外，分子相互之间以及分子与容器器壁之间，都没有相互作用力．〔3〕分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性的，即气体分子的总动能不因碰撞而损失．这个模型，对于压强很大、体积大大缩小的真实气体，显然是不适用的．理由有二：〔1〕分子本身占有一定的体积分子半径的数量级为10-10m，把它看成小球，每个分子的固有体积约为V=πr3≈4×10-30 m3．在标准状态下，1m3气体中的分子数n0≈3×1025．分子总的固有体积为n0V≈1.2×10-4m3，跟气体的体积比拟，约为它的万分之一，可以忽略不计．这时，实际气体的性质近似于理想气体，能遵守玻意耳定律．当压强很大时，例如p=1000×1.013×105Pa，假定玻意耳定律仍能适用，气体的体积结果看，气体体积也缩小为原来的五百分之一，分子的固有体积约占气了．所以在高压下的气体性质表现出与理想气体有偏离，由于气体能压缩的体积只是分子和分子之间的那一局部空间，分子本身的体积是不能压缩的，即气体的可压缩的体积比它的实际体积小，这种效应，使得实际气体的pV值，在压强较大时，比由玻意耳定律给出的理论值偏大．〔2〕分子间有相互作用力当压强较小时，气体分子间距离较大，分子间的相互作用力可以不计，因此实际气体的性质近似于理想气体．但当压强很大时，分子间距离变小，分子间的相互吸引力增大，靠近器壁的气体分子受到向内的吸引力，使分子在垂直于器壁方向上的动量减小，因而气体对器壁的压强比不存在分子间的吸引力时的压强要小．这种效应，使得实际气体在压强较大时实测的PV值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏小．以上两种效应，哪一方面占优势，实验值就向哪一方面偏离．图8-20是实际气体的等温线〔实线〕与理想气体的等温线〔虚线〕的差异示意图．密度小〔V大〕时二者完全一致；对于中等密度，实际气体的压强，比把它看作理想气体时的压强小；对于高密度，实际气体的压强，比把它看作理想气体时的压强大．但是，在温度很高时，两种等温线实际上完全相合，在这种情况下，实际气体可以看成是理想气体．同样，查理定律和盖·吕萨克定律用于实际气体也有偏差，任何一种气体的相对压力系数和体胀系数并不总是等于1／273℃，都随温度略有变化．各种气体的压强系数和体胀系数也略有差异，如上表所示．这种差异，也是前面讲的两个原因造成的。
气体的性质与状态方程
汇报人：XX
2024-01-18
CONTENTS
• 气体基本性质 • 理想气体状态方程 • 实际气体与理想气体差异 • 气体液化与临界现象 • 气体混合物性质与分离技术 • 气体性质实验测定方法
01
气体基本性质
气体分子运动特点
无规则运动
气体分子在空间中做无规 则的热运动，分子间相互
气体液化的条件
气体液化需要满足两个条件，一是温度降至其临界温度以下，二是压力增加至其 饱和蒸气压以上。不同气体具有不同的临界温度和饱和蒸气压，因此液化条件也 各不相同。
临界温度和临界压力概念
临界温度
气体在临界温度时，其饱和蒸气压等于其临界压力，此时气体与液体的性质变得非常接近，无法明确区分。临界 温度是气体液化的最高温度，超过该温度，无论压力多大，气体都无法液化。
理想气体状态方程
对于理想气体，其状态方程为PV=nRT（P为压强，V为体积，n为物质的量，R为通用气体常数，T为热 力学温度），由此可推导出气体密度与压强和温度的关系。
02
理想气体状态方程
理想气体定义及假设条件
理想气体定义
理想气体是一种假想的气体，其分子 间相互作用力可忽略不计，且分子本 身不占据体积。
通过查阅专门的压缩因子图表，可以找到不同温度、压力条件下对应气
体的压缩因子。这些图表通常基于实验数据绘制，具有较高的准确性。
03
经验公式法
一些经验公式可以用于计算压缩因子，如范德华方程、伯特洛方程等。
这些公式在一定范围内能给出较为准确的结果，但可能不适用于极端条
件。
实际气体状态方程修正方法
01 02 03
分子间斥力
当实际气体分子相互靠近时，它们之间的电子云会相互排斥。这种斥力作用在 极短距离内非常显著，导致实际气体在高压下的体积比理想气体预测的要大。
实际气体体积和标准体积
实际气体体积和标准体积实际气体体积和标准体积是在研究和讨论气体性质和行为时经常遇到的概念。
了解这两个概念对于研究和理解气体的物理特性具有重要意义。
实际气体体积是指气体占据的实际空间。
由于气体是由分子或原子组成的，分子或原子之间存在相互作用力，且有一定的体积，所以实际气体体积不能忽略不计。
在正常的压力和温度下，气体分子之间的相互作用力所占据的体积相对较小，可以忽略不计。
然而，在高压力和低温度下，气体分子之间的相互作用力变得更加明显，占据的体积也会增加，这时实际气体体积不能被忽略。
因此，在一些特殊情况下，需要考虑实际气体体积对气体性质的影响。
标准体积是指气体在标准状态下所占的体积。
标准状态是指温度为273.15K（0℃）和压力为1个大气压（101.325kPa）。
标准体积的确定使得不同气体之间能够进行比较和计算。
在标准状态下，气体分子之间的相互作用力可以忽略不计，气体体积与理想气体模型的体积一致。
因此，标准体积可以作为一种参考，用于比较和计算气体的特性和行为。
实际气体体积和标准体积之间的关系可以通过压缩因子来描述。
压缩因子(Z)是实际气体体积与理想气体体积之间的比值，即Z = 实际体积/标准体积。
当Z等于1时，代表气体表现出理想气体行为，在实际体积和标准体积之间没有明显差异。
当Z大于1时，代表实际气体体积较大，分子之间的相互作用力较强。
当Z小于1时，代表实际气体体积较小，分子之间的相互作用力较弱。
压缩因子的值和气体的性质、温度、压力等因素有关。
米歇尔森定律给出了理想气体的体积与压力之间的关系：P ×V = n × R × T，其中P代表气体的压力，V代表气体的体积，n代表气体的摩尔数，R代表气体常数，T代表气体的温度。
根据这个定律，理想气体的体积与压力成反比，即气体压力越大，体积越小。
然而，在实际气体中，由于相互作用力的存在，实际气体的行为会偏离理想气体行为，导致实际气体体积的改变。
气体的性质与压力
气体的性质与压力气体是一种物质的形态，具有特定的性质和行为。
在研究气体时，了解其性质和压力对我们理解气体行为以及各种应用场景非常重要。
本文将深入探讨气体的性质与压力之间的关系。
一、气体的性质1. 气体的无定形形态：气体没有固定的形状和体积，会充满其所在的容器。
当气体被加热时，分子的运动加快，使气体膨胀；当气体被冷却时，分子的运动减慢，气体收缩。
2. 气体的可压缩性：气体分子之间存在较大的间距，因此气体具有可压缩性。
当外界施加压力时，气体分子会更加紧密地排列，导致气体的体积减小。
3. 气体的扩散性：气体具有较高的扩散速度，可以在容器中迅速向各个方向扩散。
这是由于气体分子的高速运动和间距较大所致。
4. 气体的可溶性：气体可以溶解于液体和其他气体中。
气体分子与液体或其他气体分子之间发生相互作用，使气体分子离开气相而进入液相或固相。
二、气体的压力压力是指单位面积上所受到的力。
在气体中，压力是由气体分子撞击容器壁所产生的力量。
气体的压力与容器壁面积成正比，与气体分子的速度和数量成正比，与气体分子撞击容器壁的频率成正比。
1. 压力的定义压力（P）定义为单位面积上所受到的力（F）：P = F/A。
单位为帕斯卡（Pa），1Pa表示1牛顿在1平方米面积上的压力。
2. 气体分子撞击容器壁产生的压力气体分子在容器壁上的碰撞会产生力，使得容器壁上受到压力。
当气体分子的速度和数量增加时，它们撞击容器壁的频率也会增加，从而增加了气体的压力。
3. 压强与气体性质的关系气体的压强与气体的性质密切相关。
对于给定的温度和体积，决定气体压强的因素包括气体的物质、分子量、摩尔数以及压强的计量单位。
4. 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了气体的状态，并且它与气体的压力、体积和温度之间的关系成立。
理想气体状态方程为PV = nRT，其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。
总结：气体的性质与压力密不可分。
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思考题
1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相
3. 有没有500º C的水？ 没有。t>374.16 ℃
4. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？
水的热力学面
六个区、 六条线、 一个点
气 液
p
三个单相区
固
v
T
水的热力学面
固--液
液--气
p
v
固--气
T
三个两相共存区： （1）湿蒸汽区：气 液两相共存 （2）熔解区：固液 两相共存 （3）升华区：气固 两相共存。
饱和液线
临界点
饱和气线
p
溶解线 三相线 凝固线 升华线
v
凝华线
T
六个线：五个饱和线、一个三相线 一个点：临界点
饱和曲线：单相区和两相区的分界线。 （1）饱和液体线：液相和气液两相区的分界线。 （2）饱和蒸汽线：气相和气液两相区的分界线。 熔解曲线：固液两相区与固相线的分界线。 凝固曲线：固液两相区与液相线的分界线。 升华曲线：气固两相区与固相线的分界线。 凝华曲线：气固两相区与气相线的分界线。 饱和温度：饱和状态时的温度。 饱和压力：饱和状态时的压力。 对应一定的饱和温度，有一定的饱和压力。
未饱和液体（过冷液体）：在同一条定压线上， 液体温度低于饱和液体的温度。 过热蒸汽：在同一条定压线上，液体温度高于饱 和蒸气的温度。 三相线：交线上所有状态处于固、液、气三相平 衡共存状态。交线上的状态称为三相态。三相态 具有相同的压力和温度，但可以有不同的比体积。 临界状态：饱和蒸气和饱和液体的比体积相同。 对应的压力和温度分别称为临界压力pc和临界温 度Tc。
临界压缩因子Zc数值相近的各种气体，可以认 为具有相似的热力学性质，即在相同的对比压 力及对比温度下，它们的对比比体积的数值基 本相同。 4 、通用压缩因子图:图线表示Z与对比温度 和对比压力的关系 具有相同临界压缩因子的气体，直接按其状 态所对应的Tr和Pr的值，由图上查取该状态下 压缩因子Z的数值
第二节
实际气体的状态方程
一、范德瓦尔方程
a ( p 2 )(v b) RT v
a v2
考虑实际气体分子之间存在一定的 引力而引入的压力的修正
b是考虑实际气体分子占有一定的体积， 其分子运动的空间减少而引入的修正 对于每种气体，a、b均为常数，可由实验确定
二、压缩因子与对比状态方程式
1、压缩因子
pv Z RT
表示：实际气体的比体积v与相同温度和压力 下理想气体的比体积的比值
理想气体 难压缩气体 易压缩气体
Z 1
Z 1
Z 1
2、对比参数： 实际的参数和临界参数的比值
p pr 对比压力 pcr T 对比温度 Tr Tcr
v 对比比体积 vr vcr
3、对比态原理： 当两种气体的对比温度和对比压力都相等时， 它们的比缩因子也几乎等 Z f ( pr ,Tr )
第十章
学习目标(1)
实际气体的热力性质
（1）了解实际气体的性质，掌握范德瓦尔方程式； （2）了解对比态原理； （3）了解利用通用压缩因子图进行实际气体计算的方法。
第一节纯物质的热力学曲面图及相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态
水的三态：冰、水、蒸汽
热力学面：在p-v-T构成的三维坐标系中，f （p,v,T）=0为一复杂曲面，曲面上的每一点 代表一个平衡状态，该曲面称为热力学面。