气体的pVT关系

本思维导图是对物理化学第一章气体的pvt关系相关知识的整理，主要包括：真实气体状态方程、对应状态原理及普遍化压缩因子图、真实气体的液化及临界参数、理想气体混合物、理想气体状态方程。

气体的pVT关系

• 真实气体状态方程
  • 真实气体的pVm-p图及波义尔温度
    • ①pVm随p而单调增加
    • ②随p的增加，pVm开始不变然后增加
    • ③随p的增加，pVm先下降后上升
    • 内压力：a/Vm^2
  • 范德华方程（1873）
    • nRT=(p+n^2/V^2)（V-nb）
  • 维里方程
    • pVm=RT（1+Bp+Cp^2+Dp^3+...）或 pVm=RT（1+B’/Vm+C’/Vm^2+D’/Vm^3+...）
  • 其他重要方程举例
    • R-K方程 B-W-R方程 贝塞罗方程
• 对应状态原理及普遍化压缩因子图
  • 临界压缩因子Zc=pcVm，c/RTc
  • 压缩因子 Z =Vm（真实）/Vm（理想）
  • 对应状态原理
    • 对比压力
    • 对比体积
    • 对比温度
    • 对比参数
  • 普遍化压缩因子图
    • 双参数普遍化压缩因子图
    • 已知p、T求Vm
    • 已知T、Vm，求p
    • 已知p、Vm求Z和T
• 真实气体的液化及临界参数
  • 液体的饱和蒸汽压
    • 一定温度下，当液体的蒸发速度与气体凝结速度相等时 ，宏观状态不随时间变化而变化的状态称为气-液平衡态
    • 此时的蒸汽压即液体的饱和蒸汽压
  • 临界参数
    • 临界压力Pc
    • 临界摩尔体积Vm，c
    • 临界温度Tc
    • 统称为物质的 临界参数
  • 真实气体的p-Vm图及液体的液化
    • T=Tc时水平线缩为一点，此点即临界点
    • 超临界流体：物质处于稍高于临界温度和压力的 状态时，既不是一般意义的气体也不是液体
• 理想气体混合物
  • 混合物的组成
    • 摩尔分数x或y：物质的量与混合物总量之比
    • 质量分数wB：物质的质量与混合物的质量比
    • 体积分数φB：混合前B的体积与混合前各纯组分体积总和比
  • 理想气体状态方程对理想气体混合物的应用
  • 道尔顿定律
    • 分压力：每种气体对总压力的贡献
    • 定律：混合气体的总压等于各组分单独存在于混 合气体的温度、体积下所产生压力的总和
  • 阿马加定律
    • 分体积：说明混合物的体积具有加和性
    • 定律：低压气体混合物的总体积等于各组分 在相同温度及总压p条件下占有体积之和
• 理想气体状态方程
  • 理想气体状态方程
    • 摩尔气体常数R=8.314472Pa•m^3•mol^-1•K^-1
    • 1662 波义尔定律（Boyle R）pV=常数（n、T一定）
    • 1808 盖-吕萨克定律（Gay J-LIssac J) V/T=常数（n、p一定）
    • 1869 阿伏加德罗定律（Avogadro A)V/n=常数（T、p一定）
    • pV=nRT
  • 理想气体模型
    • F=-dE（r）/dr(F为分子间相互作用力，E为相互作用势能，r为分子间距离)
    • 兰纳德-琼斯理论：两个分子间的相互吸引势能与距离r的6次方成反比
    • 理想气体特征：①分子间无相互作用力②分子本身不占有体积
  • 气体分子动理论与理想气体的压力和温度
    • ①气体是由大量分子组成的，气体分子可看成 没有体积的质点或硬球
    • ②气体分子处于永不停息的无规则运动中
    • ③除了相互碰撞的瞬间外，气体分子间没有相互作用
    • ④气体分子之间及气体分子对器壁的碰撞均为弹性碰撞
    • pV=2/3nLεt→理想气体的压力取决于单位体积内 分子数和分子平均平动能的大小
    • 玻耳兹曼（Boltzmann)常数k=R/L=1.381×10^-23J•K^-1