固化 (第1章 气体)

B
则分压定律表示为（1.2.4） ：
pB p y B
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第一章 气体
§ 1.2 分压定律和分体积定律
二、 阿马格分体积定律
p6
阿马格分体积定律表述： 在气体混合物中，混合气体的总体积等于各气体在相同 温度和相同压力下单独存在时的体积之和。 nB RT (1.2.5) 任一气体的分体积为： VB p
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
（2）查理定律（ Charles’s law）又称查理-盖吕萨克定律
1802年，法国的盖吕萨克参考了查理的研究后发现：①定量、定容的理 想气体，其压力与温度成正比。 ②温度每升高（或降低）1℃，其压力会增 加（或减少）其在0℃时压力的1/273.15。查理发现此关系比盖吕萨克早，但 未发表，后人将二人成果称为 “查理-盖吕萨克定律”。
p pB
B
（1.2.1）
p BV nB RT
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第一章 气体
§ 1.2 分压定律和分体积定律
各组分气体都服从理想气体状态方程：
pBV nB RT
由（1.2.2）得：
(1.2.2)
n B RT pB V
p nB
B
代入（1.2.1）得（1.2.3）：
RT V
(1.2.3)
nB 如果用 y B n 表示B气体与混合气体的物质的量的分数， B
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第一章 气体
§ 1.3 真实气体的状态方程
二、 范德华方程
（p9）
目前提出的描写真实气体的状态方程约有200个。分为两 类：（1）纯经验公式（2）半理论半经验公式。 范德华方程 （公式 1.3.1）
a P 2 Vm b RT Vm
其中： a，b为范德华常数，其值是通过气体的PVT实验具 体测定出来的，可查 “范德华常数” 表。
从微观角度来看，分子本身的体积和分子间的作用力都可 以忽略不计的气体，称为理想气体。
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
（3）实际气体
一切实际气体并不严格遵循这些定律，只有在压强不太大， 温度不太低时，偏离才不显著。所以一般可认为压强不高于 1.01×105Pa，温度不低于0℃时的气体为理想气体。 实际气体中，凡是本身不易被液化的气体，它们的性质很 近似于理想气体，其中最接近理想气体的是氢气和氦气。 当实际气体的状态变化规律与理想气体比较接近时，在计 算中常把它看成是理想气体。这样，可使问题大为简化而不会 发生大的偏差。
在实验基础上得出了两个严格适用于理想气体混合物的定律： （1）道尔顿（Dalton） 分压定律（Partical pressure law）， （2）阿马格（Amagat）分体积定律，
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第一章 气体
§ 1.2 分压定律和分体积定律
一、道尔顿分压定律
p6
道尔顿在总结大量较低压力下的气体实验结果后，于1801 年提出了分压定律： 在气体混合物中，混合气体的总压力等于各气体在相同温 度和相同体积下单独存在时的分压力之和。
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
二、几个重要的气体定律
（1）玻马定律（Boyle-Mariotle ’s law）
英国化学家波义耳在1662年；法国科学家马略特在1667年， 根据实验结果，各自独立发现：一定质量的理想气体，在温度 不变的情况下，它的压强和体积成反比。 玻—马定律公式表达： PV = 常数 k P 气体
§ 1.3 真实气体的状态方程
三、维里方程 （p11）
真实气体与理想气体的偏差，表现为： pVm 值在等温情况下不等于常数。要随着压力的变化而 变化。
卡末林—昂内斯提出维里方程： （等温下的pVm-p的关系式）
pVm 1 B ' 2 p B '3 p 3 RT
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盖吕萨克定律公式表达： V1 / V2 = T1 / T2
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
（4）阿伏伽德罗定律（Avogadro's law ）
1811年意大利的阿伏伽德罗发现：在标准状态下（0℃， 1个标准大气压，1.01325×105Pa），同体积的任何气体都含 有相同数目的分子数，而与气体的化学组成和物理性质无关。
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§ 1.5 对应状态原理和压缩因子图
1.5.2 压缩因子图 p14 用以描述真实气体的状态方程的普适性不高。提出 了寻找一个适用于真实气体的状态方程的要求。 理想气体与实际气体的区别如下： pV 理想气体： m RT 实际气体：pVm RT 对理想气体进行修正，得到任意真实气体的状态方 程： pVm ZRT 上面公式中 Z 称为校正因子（通常叫做压缩因子）。 （ Z反映真实气体与理想气体的偏差，任何温度、 任何压力下，理想气体的Z = 1，实际气体的Z ≠1）
物质由大量分子构成，分子不停的做无规则的高速运 动，热运动有使分子相互分散的倾向，分子间存在相互作 用力：引力和斥力。 见课本p5图1-1-1
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第一章 气体
§ 1.2 分压定律和分体积定律
§ 1.2 分压定律和分体积定律
什么是理想气体混合物： （1）自然界的气体多数为混合气体。 （2）假设混合气体中，各气体组分均为理想气体。 （3）混合气体服从理想气体状态方程。
查理定律内容： 一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热力学温 度成正比。
查理定律公式表达：
或者：
注意： P0 为0℃时气体的压强。t为摄氏温度。
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
（3）盖吕萨克定律（Gay-Lussac's law ）
盖吕萨克定律内容： 压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比。
第一章 气体
固体物理化学 第一章：气体
§1.1 理想气体
§1.2 分压定律和分体积定律
§1.3 真实气体的状态方程 §1.4 真实气体的液化与临界状态 §1.5 对应状态原理和压缩因子图
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第一章 气体
物质的聚集状态：

大多数物质的聚集状态有三：气态、液态、固态。近年来， 又提出第四态——等离子态（Plasma）。 将气体原子加热到几千至上万摄氏度，电子和原子核分离， 它们所带电荷相反，数量相等，成为整体呈电中性的等离 子态。 宇宙中，发光星球内部温度和压力很高，其内部的物质多 为等离子态。昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到 固态、液态、气态物质。
p pr pc
T Tr Tc
Vm Vr Vm , c
在上式子中， pr、 Tr 、 Vr 分别表示：对比压力，对比温度， 对比摩尔体积。
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§ 1.5 对应状态原理和压缩因子图
（2）对应状态原理：p14 大量的实验结果表明，如果真实气体的对比压力pr、对 比温度 Tr 相等，则它们的对比摩尔体积 Vr 相等，即,如果不 同气体有两个对比状态参数彼此相等，则第三个对比状态参 数基本上具有相同的数值，这一经验规律称为对应状态原理。
§ 1.3 真实气体的状态方程
§ 1.3 真实气体的状态方程
一、真实气体对于理想气体的偏差（p8）
1. 偏差的概念： 由于真实气体仅在压力很低、温度较高条件下才近似 符合理想气体状态方程。而真实气体的压力、温度偏离理 想气体条件时，就出现对理想气体状态方程的明显偏差。 2. 偏差的原因： 真实气体不符合理想气体的微观模型。（a真实气体 分子占有一定体积；b分子间存在相互引力）。
第一章 气体
§1.4 真实气体的液化与临界状态
§ 1.4 真实气体的液化与临界状态
（1）一般的物质，都存在由气态转变到液态的可能性。但是各种物质完 成这一转变的条件不同。 （2）1869年安德鲁对 CO2 进行了液化实验研究，绘制了“各温度下的PVm”等温线（即：压力-摩尔体积曲线）见课本P12图1-4-1（b）。 （3）分析由D-----H的变化。 液体的饱和蒸汽压概念 ：是指在一定条件下，能与液体平衡共存的它的 蒸汽的压力，通常也叫做蒸汽压。同一种液体，其蒸汽压决定决定于液体 所处的状态，主要取决于液体的温度，温度升高，则蒸汽压增大。 临界参数概念：p13. 包括：临界温度，临界压力， 临界体积。
阿伏伽德罗常数： 后来，阿伏伽德罗又发现了“阿伏伽德罗常数”，即， 1mol的任何物质的分子数都约为 6.023×1023 个分子。
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
三、理想气体状态方程
在上述科学实验定律基础上，可以归纳出平衡状态下 的理想气体关系式：
理想气体状态方程：
PV nRT
(1.1.1)
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第一章 气体
§ 1.5 对应状态原理和压缩因子图
§ 1.5 对应状态原理和压缩因子图
1.5.1 对应状态原理 （1）对比压力，对比温度，对比摩尔体积概念：p13 (1.5.1) 以临界点为基准点，用气体的实际温度、压力和摩尔体 积分别除以相应的临界温度、临界压力和临界摩尔体积，分 别以pr、 Tr 、 Vr表示，得到如下一组状态参数：
R表示气体常数，所 有气体R值均相同。
PV R 8.314 J K 1 mol 1 nT 0.08205 atm l K 1 mol 1
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1 atm （标准大气压 ）= 101325Pa
第一章 气体
§ 1.1 理想气体
在关系式中， P (单位：pa 帕斯卡) V (单位：m3 立方米) K (单位：K 开尔文)
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第一章 气体
§ 1.1 理想气体
§1.1 理想气体
一、理想气体和实际气体 （1）理想气体概念
理想气体（Perfect Gas）是理论上假想的一种把实际气体 性质加以简化的气体，在任何情况下都严格遵守气体三定律 （等温的波马定律，等容的查理定律，等压的盖吕萨克定律 ） 的气体称为理想气体。