气体的pVT关系

天津大学出版社 物理化学第六版（上） 第一章 气体的pVT关系 本章要点： •五个气体状态方程：理想气体、范德华气体、维里气体、普遍化范德华、压缩因子 •两个温度：临界温度、波义耳温度 •一个定律：道尔顿气体分压定律

气体的pVT关系

• 理想气体状态方程
  • 经验定律
    • 波义耳定律
      • 恒温下，一定量气体，体积与压力成反比
    • 盖-吕萨克定律
      • 恒压下，一定量气体，体积和温度成正比
    • 阿伏伽德罗定律
      • 同温同压同体积气体，所含分子数相同
    • 理想气体状态方程： pV=nRT （R=8.3145 J/K/mol）
  • 理想气体模型
    • 分子之间既有相互吸引又有相互排斥
  • 理想气体
    • 分子之间无相互作用
    • 分子本身不占有体积
  • 摩尔气体常数
    • 外推法
• 理想气体混合物
  • 混合物组成表示法
    • 摩尔分数
    • 质量分数
    • 体积分数
    • 量纲为1
  • 理想气体混合物的状态方程
  • 道尔顿分压定律
    • 分压即某种气体所产生的压力，即对总压的贡献，分压压=摩尔分数•总压
  • 阿马加分体积定律
    • 理想气体混合物的总体积为各组分分体积之和
• 真实气体的液化及临界参数
  • 液体的饱和蒸气压
    • 一定温度密闭容器内，物质的气液两态可达成气液平衡，蒸气的凝结速度与液体的蒸发速度相同，气液平衡时蒸气的压力即饱和蒸气压
  • 沸点与外压和物质的本性有关
    • 外压越大，沸点越高；挥发性强的物质，沸点较低
    • 在气液共存的系统中，若蒸气的压力小于其饱和蒸气压，则液体蒸发；若蒸气的压力大于其饱和蒸气压，则蒸气凝结
  • 相对湿度
    • 大气中水蒸气的压力与其饱和蒸气压之比
  • 临界参数
    • 临界温度
      • 使气体液化所允许的最高温度
    • 临界压力
      • 临界温度时的饱和蒸气压
    • 临界摩尔体积
      • 临界温度临界压力下，物质的摩尔体积
  • 实际气体的p-Vm图及气体的液化
    • ①T＜Tc时，g'g为气体压缩，gl为气液共存，ll'为液体压缩；②T=Tc时，gl缩为一个临界点，临界点是最大点又是最小点；③T＞Tc时，无论加多大压力都不能使气体液化；④lcg虚线为气液共存区，lcg曲线外左下方为液态区，右上方为气态区；温度压力略高于临界点的状态称为能够为超临界流体
  • 超临界流体萃取
    • 超临界流体密度大，粘度小，有很强的溶解能力，变温变压时体积变化很大，可以用来提取某些物质
    • 优点
      • 保持纯天然，无有机溶剂残留
      • 萃取与分离两工序合一，操作简单
      • 萃取速率快，无三废
    • 从植物及其种子中萃取有用成分
    • 应用
      • 用于油品分离和精炼
      • 用于有机水溶液的分离
      • 代替喷漆和涂料中的有机溶剂
• 真实气体状态方程
  • 波义耳温度
  • 范德华方程
    • 压力修正项
      • 即内压力，说明分之间引力对压力的影响
    • 体积修正项
      • 说明实际气体因分子本身占有体积而而使分子自由活动空间变小
  • 维里方程
• 对应状态原理及普遍化压缩因子图
  • 描述实际气体的状态方程
  • 临界压缩因子
  • 压缩因子Z
    • 反映了实际气体对理想气体的偏差程度以及实际气体压缩的难易程度
  • 普遍化范德华方程