物理化学上册省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

物理化学（上册）（上册）绪论第一章气体第二章热力学第一定律第三章热力学第二定律第四章多组分系统热力学第五章化学平衡第六章相平衡第1页第一章气体本章基本要求：本章基本要求：本章基本要求：本章基本要求：掌握理想气体状态方程掌握理想气体宏观定义及微观模型掌握分压、分体积概念及计算。了解真实气体与理想气体偏差、临界现象。掌握饱和蒸气压概念了解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图，了解对比状态方程及其它真实气体方程。第2页引言物质三态：气态、液态、固态。从微观看，分子不停地作无规则热运动。使之有分散倾向；分子之间有相互作用力，除非足够靠近，主要表现为引力。使之有聚集倾向。物质处于那种状态，取决于二者相对大小。气体是三态中最简单状态，为热力学研究提供了最方便体系。气相化学反应具多项优点，为当代化工生产广泛采取。本章从讨论气体性质入手。第3页第一章气体1-1理想气体状态方程及微观模型1-2理想气体混合物1-3实际气体液化与临界性质1-4实际气体p、V、T 性质1-5范德华方程与维里方程1-6对比状态原理与压缩因子图习题第4页1-1理想气体状态方程及微观模型物质众多性质中，P、V、T三者是物理意义非常明确，又易于直接测量基本性质。联络P、V、T之间关系方程称为状态方程如：f（T.Y.P）=0其中理想气体状态方程是最为简单状态方程。一、理想气体状态方程二、理想气体定义及微观模型三、气体常数R四、理想气体p、V、T性质计算第5页一、理想气体状态方程1.三个低压定律波义尔定律：、p 1/VpV=常数盖吕萨克定律：n、pV TV/T=常数阿费加德罗定律：T、pV nV/n=常数且T=273.15Kp=101.325kPa时，1mol气体Vm=22.410-3m3由三个低压定律可导出理想气体状态方程2.理想气体状态方程pV=nRT或pVm=RT单位：pPa Vm3TKnmol第6页二、理想气体定义及微观模型宏观定义：宏观定义：凡在任何温度、下压力均严格服从理想气体状态方程（pV=nRT）气体，称为理想气体。微观模型：微观模型：分子本身不占体积，分子间无相互作用力.对实际气体讨论：对实际气体讨论：p0时符合理想气体行为普通情况低压下可近似认为是理想气体温度越高、压力越低，越符合理想气体第7页三、气体常数R对实际气体p0时，符合理想气体方程,T一定时T一定时作pVmp关系曲线pVm/J.mol-1外推至p 0（pVm为常数）R=8.314Jmol-1K-1R=0.08206atmlmol-1K-1NeO2CO2理想气体p/p第8页四、理想气体P、V、T性质计算p、知三求一计算导出量：质量、密度、体积流量、质量流量等。如：Mp/（）两个状态之间计算。当一定时：p1V1/T1=p2V2/T2第9页1-2理想气体混合物一、混合物组成表示（自学）二、道尔顿（Dalton）分压定律三、阿马格（Amagat）分体积定律四、二者关系第10页二、道尔顿分压定律1分压定义1分压定义混合气体中某组份B分压PB为它摩尔分数与总压乘积.2道尔顿分压定律：混合气体总压等于各组分分压力总和。混合气体总压等于各组分分压力总和。第11页二、阿马格（Amagat）分体积定律1分体积定义分体积定义混合气体中某组份混合气体中某组份B B单独存在，且含有与混合气体相同温度、单独存在，且含有与混合气体相同温度、压力时所含有体积称为组份压力时所含有体积称为组份B B分体积。用分体积。用B B表示表示。T,P T,P T,P2阿马格分体积定律阿马格分体积定律：混合气体总体积，等于混合气体各组分混合气体总体积，等于混合气体各组分单独存在于混合气体单独存在于混合气体T T、p p条件下体积之和条件下体积之和。(适合用于低压气体)：nA+nB,V总nA,VAnB,VBT,PT,PT,P+第12页三、二者关系理想气体，有：注意：ppp不过p第13页一、饱和蒸汽压概念1-31-3实际气体液化与临界性质实际气体液化与临界性质第一章p水(g）水(l)温度T 当水与水蒸汽达成动态平衡时，p为温度T时水饱和蒸汽压。特点：与温度相关，与平衡各相相对量无关。第14页二、CO2气体在pVm 图上等温线p/PVm/V4031.04 21.5 13 CPcVcTc第15页等温线分析：1.C点：临界点对应TCPCVm,C,分别为临界温度,临界压力,临界摩尔体积T T T Tcc气体不可液化一段光滑曲线T T 1真实气体比理想气体难压缩Z1真实气体比理想气体易压缩 p 0，Z 1；第25页 Zp/Pa1.0-7020200 同一物质，不一样温度下有不一样 pVT行为。温度低时，曲线出现最低点；温度高时，最低点消失，曲线单调上升3、波义尔温度TBCH4Z-p图普通为气体临界温度22.5倍第26页1-5范德华方程与维里方程理想气体 pVm =(自由运动气体分子对器壁碰撞所产生宏观效应)*(1mol分子自由活动空间)=RT进行压力和体积修正得到范德华方程1.p(理)=p(真)+p(内)p(内)：每一个分子受到向内作用力与内部 分子 密度成正比，碰撞在单位面 积 上分子数也与内部 分子 密度成正比，而分 子密度与体积成反比。ab 以上两原因均于体积成反比，所以有：p（内）=a/Vm21 压力修正 第27页1mol分子自由活动空间=Vm4(1mol分子本身体积)4倍1mol分子本身体积=4(LR3/6)=bVM(理)=VM(真)-babR2、体积修正a b两球碰撞时质心最小距离为R，每个分子排除体积为（1/2）（4/3R3）即4 4/3(R/2)3范德华方程为：（p+a/Vm2)（Vm-b)=RT 或 （p+na/V2)(V-nb)=nRT第28页a、b为范得华常数，a单位：Pa。m6。mol-2b单位：m3。mol-1a、b值可由试验结果拟合得出，也可经过气体临界参数求取。故该方程仍为半经验方程。第29页二、维里方程B、C、D，B、C、D依此被称为第二、第三、第四维里系数,与温度及分子间作用势能相关。B=BRT,C=（BBRT+CR2T2）B=B/RT、C=（C-B2）/R2T2该式在气体行为理论研究中应用。Z（p，T）=1+Bp+Cp2+Dp3+Z（Vm，T）=1+B/Vm+C/Vm2+D/Vm3+第30页1-6对应状态原理与压缩因子图一、范德华对比喻程二、对应状态原理三、压缩因子图第31页一、普遍化范德华方程由解出a，b，R代入范德华方程得：令整理，得：第32页二、对应状态原理对应状态原理：对应状态原理：若不一样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大致上有相同值。pr、Tr、Vr之间大致存在着一个普遍适用关系式：f(pr、Tr、Vr）=0定义对比参数定义对比参数 pr=p/pc；Tr=T/Tc；Vr=Vm/Vc非极性气体（H2 He Ne)：pr=p/(pc+810.6KPa)；Tr=T/(Tc+8K)第33页三、压缩因子图ZprTrTr将对比状态参数引入压缩因子参数Z：由对应状态原理：f(Tr,Pr,Tr)=0，可得：Z=f(pr,Tr)第34页压缩因子图使用已知p、T求Vm查出pc、Tc计算pr、Tr，查图找Tr线上对应pr时Z值，由pVm=ZRT 求出Vm已知T、Vm求p查出pc、Tc计算Tr，pc代入pVm=ZRT中得到Z=(pcVm/RT)pr=kpr一条直线，查图找Tr线与Z=kpr交点对应pr、Z值，p=prpc已知p、Vm求T（自学）查出查出p pc c、T Tc c计算计算p pr r T Tc c代入代入pVpVmm=ZRTZRT 中得到中得到Z Z=k/=k/T Tr r Z Z=k/=k/T Tr r 线与线与 p pr r 线交点得线交点得T Tr r、Z Z值值 T T=T Tr r T Tc c第35页例1：已知V、T求P。解：Z=pV/nRT=Vpcpr/nRT可得方程：Z=f(pr),可得以下数据：Z。pr 。Zprpr已知Tr试验直线与Tr时Z-pr曲线相交得到pr。P=pc*pr第36页例：甲烷气体压力p=1418550Pa,若要求其浓度C=6.02mol/dm3,试求其温度。解：已知甲烷tc=-82.62,pc=4596102Pa，pr=p/pc=3.086，从压缩因子图上找出当pr=3.09时，Z=f（Tr)关系可得数据 :Tr 1.3 1.4 1.6 1.8 Z 0.64 0.72 0.83 0.94ZTr1.69Pr=3.09,Z=f(Tr)T=TrTc=1.69355.77K=322K又：Z=p/(CRTrTc)=1.488/Tr第37页本章小结理想气体状态方程（理想气体宏观定义及微观模型）分压、分压定律和分体积、分体积定律饱和蒸气压、沸点、正常沸点、临界状态与临界参数范德华方程与维里方程对应状态与对比参数压缩因子Z与压缩因子图第38页