物理化学 01章 气体
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物理化学 第一章 绪论气体
3. 摩尔气体常数 R
R 是通过实验测定确定出来的。测定一定温度下，不同
压力 p 时的摩尔体积Vm ，然后将 pVm 对 p 作图，外推到
p 0 处求出 pVm ，而算得 R。
pVm/ J·mol-1
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
0
N2 He CH4
Lennard-Jones理论：n = 12
E排斥 1/r n
E 总 E 吸 ＋ E 引 排 斥 r A 6r B 12 1 .1 .2
式中：A－吸引常数；B－排
E
斥常数
液体和固体的存在，正是分子间有 0 相互吸引作用的证明；而液体和固体 的难于压缩，又证明了分子间在近距 离时表现出的排斥作用。
c
T4
说明Vm(g) 与Vm(l)之差减小。
l2 l1
l
g2 g1
T3
Tc
TT12gg´´12 g
T = Tc时， l – g 线变为拐点c c：临界点 ；Tc 临界温度； pc 临界压力； Vm,c 临界体积
Vm
临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，界
面消失气态、液态无法区分，此时：
V p m Tc 0 ,
描述真实气体的 pVT 关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压缩因子Z 它们的共同特点是在低压下均可还原为理想气体状态方程
物理化学 第一章 气体
3. 道尔顿定律
混合气体（包括理想的和非理想的）的分压 定义： pB def yB p 式中： pB B气体的分压 p 混合气体的总压 ∵ yB = 1 p = pB
混合理想气体：
RT RT p pB ( nA nB nC ) nB V V B B RT pB nB V
即 ： pV = nRT = ( nB)RT 及 pV = (m/Mmix)RT
式中：m 混合物的总质量，Mmix 混合物的摩尔质量
Mmixdef yBMB
式中：MB 组分 B 的摩尔质量
又∵ m=mB=nBMB =nyBMB=nMmix Mmix=m/n=mB / nB 即混合物的摩尔质量又等于混合物的总质 量除以混合物的总的物质的量
苯 t /℃ 20 40 60 80.1 100 120 p */kPa 9.9712 24.411 51.993 101.325 181.44 308.11
饱和蒸气压＝外压时的温度称为沸点。 同理，p（环）↑ ，tb↑ 饱和蒸气压＝101.325 kPa 时的温度称为正常 沸点 液态混合物的饱和蒸气压除受温度影响外， 还受组成影响。 同样，沸点除压力影响外，受组成影响。
CO2的p-V图
§1.4 真实气体状态方程
描述真实气体的pVT关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态 方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状 态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压 缩因子Z 共同特点必须是：p→ 0时，所有状态方 程→ 理想气体状态方程
物理化学：第01章_气体
3.道尔顿(Dalton)分压定律 （书18页）
pB = yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V 所以 pB=nBRT/V=(nB/n) nRT/V
pB yB p p
B
B
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2020/11/12
§1.4 理想气体混合物
• 理想气体混合物中某一组分 的分压等于这个组分以与混 合物相同的温度和体积单独 存在时的压力。
pV= nRT •等温时，得等温线 （isotherm) •等压时，得等压线 （isobar)
p1V1/T1 = p2V2/T2
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2020/11/12
§1.4 理想气体混合物
1.混合物组成表示：
• 用物质量的分数表示: (x表示液体，y表示气体）
对于物质B 单位为1
xB 或yB
返回
2020/11/12
§1.4 理想气体混合物
• 理想气体混合物的总体积等于各个组分以与混合物相 同的温度和压力单独存在时的分体积之和。
V VO2 VN2
VO2 VN2
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2020/11/12
§1.4 理想气体混合物
例题 空气中氧气的体积分数为0.29，求 101.325kPa、25℃时的1m3空气中氧气的摩尔分 数、分压力、分体积，并求若想得到1摩尔纯氧 气，至少需多少体积的空气。（将空气近似看成 理想气体）
01章-气体解析
2018/12/28 3
3
(2) 液、固体分子间作用力较大，研究较复杂，甚至
可处理液、固体行为，所得结果能令人满意。
无法研究。人们常利用气体的一些性质，并加以修正，
2．为何要研究气体p、V、T行为?
p 、 V 、 T 行为是任何物体最基本的物理性质，这 些性质的物理意义非常明确，可以直接测定。又因各性 质之间有相互依存关系，掌握了p、V、T的变化，可推 算出其它性质的变化。
30
•
30
(2) 临界温度还有另一重要意义：
•
即临界温度 Tc 是气体发生 液化现象的极限温度。当气体 温度在临界温度以下，随着气 体压力的增加，气体能液化。 当气体温度在临界温度以上， 无论加多大压力，都不能使气 体液化。称为“超临界流体”。
31
2018/12/28
31
1.5 实际气体的液化与临界现象
例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT
2018/12/28
5
5
k1
1.1.1 理想气体状态方程
1、 理想气体状态方程（State equation of Ideal gases） 1) Boyles Law pV=k （定量，恒温，低压气体） 2) Gay—Lussac Law V/T=k1 （定量，恒压， 低压气体） 3) Avogadro Law V/n= k2 （恒温，恒压，低压气体） 结合以上三个经验公式，可得 pV=nRT 或 pVm=RT（理想气体或高温、低压气体）
3
(2) 液、固体分子间作用力较大，研究较复杂，甚至
可处理液、固体行为，所得结果能令人满意。
无法研究。人们常利用气体的一些性质，并加以修正，
2．为何要研究气体p、V、T行为?
p 、 V 、 T 行为是任何物体最基本的物理性质，这 些性质的物理意义非常明确，可以直接测定。又因各性 质之间有相互依存关系，掌握了p、V、T的变化，可推 算出其它性质的变化。
30
•
30
(2) 临界温度还有另一重要意义：
•
即临界温度 Tc 是气体发生 液化现象的极限温度。当气体 温度在临界温度以下，随着气 体压力的增加，气体能液化。 当气体温度在临界温度以上， 无论加多大压力，都不能使气 体液化。称为“超临界流体”。
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1.5 实际气体的液化与临界现象
例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT
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k1
1.1.1 理想气体状态方程
1、 理想气体状态方程（State equation of Ideal gases） 1) Boyles Law pV=k （定量，恒温，低压气体） 2) Gay—Lussac Law V/T=k1 （定量，恒压， 低压气体） 3) Avogadro Law V/n= k2 （恒温，恒压，低压气体） 结合以上三个经验公式，可得 pV=nRT 或 pVm=RT（理想气体或高温、低压气体）
01气体的pVT关系
临界温度以上不再有液体存在，
p*=f (T) 曲线终止于临界温度； 临界温度 Tc 时的饱和蒸气压称为临界压力。
临界压力:（critical pressure ，pc）在临界温度下时
的饱和蒸气压。是在临界温度下使气体液化所需要 的最低压力。 临界摩尔体积:（critical molar volume，Vm,c）是在 临界温度和临界压力下物质的摩尔体积。 临界状态：物质处于临界温度、临界压力下的状态。
A
wB mB / mA
A
* * * * B VB / VA xBVm,B / ( xAVm,A ) A A
xB=1、yB=1、wB=1、B=1
2.理想气体状态方程对理想气体混合物的应用
pV nRT ( nB ) RT
及
m pV RT M mix
式中：m 混合物的总质量
理想气体混合物的总体积V 为各组分分体积VB*之和： V=VB*
nB RT * V nRT / p ( nB ) RT / p ( ) VB p B B B
分体积
摩尔分数
V nB RT / p
* B
yB nB / n V / V pB / p
* B
即：理想气体混合物的总体积V 等于各组分B在相同温度T及 总压p条件下占有的分体积VB*之和。 阿马加定律 适用范围：理想气体混合物和低压下的真实气体混合物。
物理化学-01章_气体
面上的垂直总动量为：
gg'
M2 m
ni
u2 i,x
dtdA
ig 1
气体分子动理论的基本公式
u z
uy
dA
ux
u z
uy
ux
气体分子动理论的基本公式
在垂直于 dA 面方向上的动量的总变化量为：
gg'
M M1 M2 m ni ui2,xdtdA m ni ui2,xdtdA
i1
i
根据压力的定义：
天然气管道（网）
管道内天然 气的压力、 衰减，升压 泵，环境温 度，管道腐 蚀，天然气 管道泄漏、 爆炸事故。
第一章 气体
第一章 气体
§1.1 气体分子动理论 §1.2 摩尔气体常数（R） §1.3 理想气体的状态图 §1.4 分子运动的速率分布 §1.5 分子平动能的分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气液间的转变 §1.10 压缩因子图
nux2
i
得：
px mnux2
同理
py
mnu
2 y
pz mnuz2
气体分子动理论的基本公式
各个方向的压力应该相同，所以有
px py pz p
从而可得：
ux2
u
2 y
uz2
物理化学01章_气体
• 4.阿马加分体积定律（Amagat’s law of 阿马加分体积定律（ 阿马加分体积定律 partial volume） ）
对于理想气体混合物， 对于理想气体混合物，有
nB RT * V = nRT / p = ( ∑ nB ) RT / p = ∑ ( ) = ∑VB p B B B
分体积 摩尔分数
• 3.压缩因子（compresdion factor） 3.压缩因子 压缩因子（ ）
pVm pV = Z= nRT RT Vm ( 真实 ) Z= Vm ( 理想 )
Z的大小反映出真实气体对理想气体的偏差程度 的大小反映出真实气体对理想气体的偏差程度
pVm = RT 理想气体
pVm=zRT 所有气体
R = lim( pVm )T / T
p →0
= 2494.35J ⋅ mol −1 / 300K = 8.3145J ⋅ mol −1 ⋅ K −1
• （2）同一气体，不同温度 ）同一气体，
波义耳温度:在此温度下， 波义耳温度 在此温度下， 在此温度下 当压力趋于零时， 当压力趋于零时， pVm-p 的斜率为零。 的斜率为零。波义耳温 度一般为气体临界温度 的2－2.5倍。 － 倍
* VB = nB RT / p
yB = V / V = pB / p
* B
§1.3 真实气体状态方程
物理化学第一章(气体)
9
Biblioteka Baidu
p/mmHg
91.74
188.90
277.30
452.80
639.30
760.00
/kgm-3
10 p/Pa 103 (/p)
3
0.2276
12.23 0.01861
0.01880 0.01876
0.4695
25.18 0.01864
0.6898
36.97 0.01866
1.1291
60.37 0.01870
pO 2 ( pN2 pO2 ) yO2 (101325 1900.6) 0.21 20878.2Pa
湿空气中各组分的摩尔分数
yN2 78546 0.775 p 101325 pN2
yO2
pO2 p
20878 0.206 101325
16
p m M p mix V RT
到目前已有几百种适用不同物质的EOS，pVT关系的研究仍 然是热点，主要关注：超临界状态、电解质溶液、高分子 物质等的pVT关系。
5
本章节将介绍： 1. 理想气体与理想气体状态方程 2. 真实气体与真实气体状态方程 3. 真实气体的临界性质 4. 压缩因子图真实气体的pVT计算
6
§1.1 理想气体状态方程 Equation of State for Ideal Gases 1.理想气体状态方程 通 常 一 定 量 n 的 气 体 所 处 状 态 ， 可 以 用 压 力 pressure 、 体 积 volume、温度temperature来描述, 而联系这四个量的关系的式 子就是气体的状态方程式（Equation Of State, EOS) 理想气体严格遵守理想气体状态方程：
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p/mmHg
91.74
188.90
277.30
452.80
639.30
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/kgm-3
10 p/Pa 103 (/p)
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12.23 0.01861
0.01880 0.01876
0.4695
25.18 0.01864
0.6898
36.97 0.01866
1.1291
60.37 0.01870
pO 2 ( pN2 pO2 ) yO2 (101325 1900.6) 0.21 20878.2Pa
湿空气中各组分的摩尔分数
yN2 78546 0.775 p 101325 pN2
yO2
pO2 p
20878 0.206 101325
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p m M p mix V RT
到目前已有几百种适用不同物质的EOS，pVT关系的研究仍 然是热点，主要关注：超临界状态、电解质溶液、高分子 物质等的pVT关系。
5
本章节将介绍： 1. 理想气体与理想气体状态方程 2. 真实气体与真实气体状态方程 3. 真实气体的临界性质 4. 压缩因子图真实气体的pVT计算
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§1.1 理想气体状态方程 Equation of State for Ideal Gases 1.理想气体状态方程 通 常 一 定 量 n 的 气 体 所 处 状 态 ， 可 以 用 压 力 pressure 、 体 积 volume、温度temperature来描述, 而联系这四个量的关系的式 子就是气体的状态方程式（Equation Of State, EOS) 理想气体严格遵守理想气体状态方程：
物理化学第一章1
气体和液体——流体（fl ）
液体和固体——凝聚相（cd） ◆ 液晶——具有长程有序结构的流体
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节首
二、描述气体状态的特征量
物质的量： 压力：
n=m/M Pa, Kpa, Mpa
1KPa=103Pa
1MPa=103KPa = 106Pa
规定标准态压力：pθ=100KPa
温度： 用热力学温标 0K——水的正常冰点以下273.15度（-273.15℃ )为温标0K T/K=t/ ℃+273.15
p很小时，实际气体可近似地看作理想气体 p较大时，实际气体偏离了理想气体的性质
范德华方程
实际气体与理想气体的差别： ★ 分子间有相互作用 ★ 分子具有体积
pV = nRT p ( V - △ V )= nRT ( p+ △ p )( V - △ V )= nRT
a ( P 2 )(Vm b) RT Vm
恒T 时 PVm/103Pa· L
Ne
lim pV
p 0 273.15
2.414 10 3 Pa.L
2.414
O2
=1R 273.15
N2
P/102Pa
2.414 10 3 Pa.L R 8.314 J .mol 1.K 1 273 .15 K
四、实际气体状态方程
《物理化学1气体》课件
平衡常数与反应条件的关系
温度对平衡常数的影响
平衡常数随温度升高而增大或减小，取决于反应是吸热还 是放热。
压力对平衡常数的影响
压力对气体反应的平衡常数影响较小，但对液相或固相反 应的平衡常数影响较大。
浓度对平衡常数的影响
反应物和产物的浓度变化会影响平衡常数，但影响较小。
平衡常数的应用与计算实例
判断反应进行的方向
根据平衡常数的大小和反应物、产物的浓度 ，可以判断反应进行的方向。
比较不同反应的进行程度
通过比较不同反应的平衡常数，可以判断不 同反应的进行程度。
计算反应的平衡组成
根据平衡常数和反应物、产物的浓度，可以 计算出反应的平衡组成。
计算反应的平衡常数值
通过已知的反应平衡常数值，可以计算出其 他相关反应的平衡常数值。
详细描述
气体压力与温度之间存在密切关系。根据查理定律，气体的压力与温度成正比，当温度升高时，气体 压力也会相应增加。此外，理想气体的压力和温度也可以通过理想气体状态方程来描述，即PV=nRT （其中P为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度）。
02 气体定律与热力 学基础
理想气体定律
真实气体与理想气体的差异
真实气体与理想气体的区别
真实气体在一定条件下可以近似为理想气体，但在高温、高压或 低温等极端条件下，气体的性质会偏离理想气体状态方程。
物理化学第一章讲义
第一章气体的pVT 关系
§1.1 理想气体状态方程
§1.2 理想气体混合物
§1.3 真实气体的液化及临界参数
§1.4 真实气体状态方程
§1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图
教学重点及难点
教学重点1.理解理想气体模型、摩尔气体常数,掌握理想气体状态方程。
2.理解混合物的组成、理想气体状态方程对理想气体混合物的应用,掌握理想气体的分压定律和分体积定律。
3.了解气体的临界状态和气体的液化,理解液体的饱和蒸汽压。
4.了解真实气体的pV m - p图、范德华方程以及压缩因子和对应状态原理。
教学难点:1.理想气体的分压定律和分体积定律。
前言
宏观的物质可分成三种不同的聚集状态：
气态:气体则最为简单，最易用分子模型进行研究。
液态:液体的结构最复杂，对其认识还很不充分。
固态:结构较复杂，但粒子排布的规律性较强，对其研究已有了较大的进展。
当物质的量n确定后，其pVT 性质不可能同时独立取值，即三者之间存在着下式所示的函数关系：f（p,V, T）= 0也可表示为包含n在内的四变量函数式，即f（p,V,T,n）= 0这种函数关系称作状态方程。
§1-1 理想气体的状态方程
1.理想气体状态方程
（1）气体的基本实验定律:
波义尔定律:PV = 常数（n,T 恒定）
盖·吕萨克定律:V／T = 常数（n,p恒定）
阿伏加德罗定律:V／n＝常数（T,p恒定）
( 2 ) 理想气体状态方程
上述三经验定律相结合，可整理得理想气体状态方程:pV＝nRT
(p: Pa（帕斯卡）V: m3(米3) T:K（开尔文）
R（摩尔气体常数）: J·mol-1·K-1（焦·摩尔-1·开-1）)
物理化学第一章知识点
气体的pVT关系
一、理想气体状态方程
pV=nRT (R=8.314472Pa·m3·mol·K-1)
根据V m=V/n,n=n/M可得
pV m=RT
pV m=(m/M)RT
根据ρ=m/V和理想气态方程可以求出气体的ρ、V、T、n、M、ρ各种性质。
ρ=pM/RT、M=ρRT/p=RTM/Pv、m=Pvm/RT、n=Pv/RT
二、理想气体模型
(一)、分子间作用力：两个分子间的相互吸引势能与距离r的6次方成反比，相互排
除势能与距离r的12次方成反比。
E=E吸引+E排斥=-A/r6+B/r12
(二)、理想气体的微观上的两个特征
1、分子间无相互作用力。
2、分子本身不占体积。
(三)、在任何温度和压力下均符合理想气体模型或服从
理想气体状态方程的气体称为理想气体
图一：兰纳德-琼斯势能曲线示意图
(四)、摩尔气体常数
当压力趋于零的极限条件下，各种气体pVT均服从pV m=RT的定量关系，R是一个对各种气体都适用的常数。R=8.314472Pa·m3·mol·K-1
三、真实气体状态方程
(一)、范德华方程
(p+a/V2m)(V m-b)=RT
将V m=V/n带入可得(p+n2a/V2)(V-nb)=nRT
a只与气体的种类有关，与温度条件无关。（a/V m2）又称为内压力说明了分子间相互吸引力对压力的影响反比于分子间距离r的6次方。一般分子间作用力越大，a越大。
a的单位是Pa·m6·mol-2
b应该与气体的温度有关。b是体积修正项，表示每摩尔真实气体分子本身占有体积儿时分子自由活动空间减少的数值。b的单位是m3·mol-1。
物理化学傅献彩第五版1气体
图1.4(b)所示。
§1.2 摩尔气体常数（R）
pVm / T J mol1 K 1 R 8.3145
8
6 4 2 10 20 30 40 50 图1.4(a)
理想气体
T3 (531K) T2 (410K)
T1 (333K)
p /(100 kPa)
§1.2 摩尔气体常数（R）
pVm / T J mol1 K 1 R 8.3145
若有多种气体混合
或
V V1 V2
Vi Vxi
这就是Amagat分体积定律
分子平均平动能与温度的关系
已知分子的平均平动能是温度的函数 1 E t mu 2 f (T ) 2 从如下两个公式 1 1 2 2 2 2 pV Nmu ( mu )( N ) E t N 3 2 3 3
n1 n2 ni ni n
i
气体分子动理论的基本公式 设其中第
i
群分子的速度为
ui ，它在 x, y, z
轴方向上的分速度为
2 ui 2 ui , x
ui , x , ui , y , ui , z ，则
2 ui ,z
2 ui , y
在单位时间内，
在
dA
面上碰撞的
M 1 m ni ui2, x dtdA
i 1
物理化学01气体
6
上述三经验定律相结合, 得到 理想气体状态方程: pV = nRT
式中 R 为摩尔气体常数, 单位 Jmol－1 K－1 .
其它形式: pVm = RT ; pV = (m/M) RT
混合理想气体的摩尔质量根据每一组分B的摩尔质量MB 和其摩尔分数 yB计算:
M mix yB M B
临界体积Vc: 物质在临界温度, 临界压力下的摩尔体积.
Tc, pc, Vc总称为气体的临界参数, 是物质的一种特性参数. 实际气体的液化过程与临界状态, 可从实验绘制的等温 p - Vm图上表现出来.
00-7-22 20
1. T > Tc的等温线 • T > Tc时气体不能液化,
p
等温线表示气体状态的
00-7-22 18
§1-4 实际气体的液化与临界性质
实际气体分子间存在吸引力, 从而能发生一种变化—— 液化.
• 任何气体都会在一定温度时 液化. 液氮的沸点是－196 ℃
00-7-22
• Br2(g)冷却发生液化. 液 化现象表明 Br2分子在 气相时就不具有零体积.
19
气体的液化一般需要降温和加压. 降温可减小分子热运动 产生的离散倾向, 加压则可以缩小分子间距从而增大分子间引 力. 实验证明，单纯靠降低温度的方法可以使气体液化，但单 靠加压的方法却不能奏效。只有将温度降到一定数值后，再施 加足够的压力才能使气体液化。若温度高于这个数值，无论加 多大的压力，都不能达到液化的目的。 临界温度Tc: 用加压的方法能使气体液化的最高温度 . 临界压力pc: 气体在临界温度下液化所需要的最小压力.
物理化学1.气体
p 1 = 101 . 3 kPa T 1 = 303 . 15 K V 1 = 41 . 2 m 3 n1
p 2 = 192 . 5 kPa T 2 = 363 . 15 K V2 = ? m n2
3
入口状态
出口状态
22
因为 所以
n1 = n2
p1V1 p2V2 = = nR T1 T2
p1V1 T2 V2 = ⋅ T1 p2 p1 T 2 3 = V1 ⋅ ⋅ = 26 m p 2 T1
第一章 气体的 pVT 关系
Chapter1 the pVT relationships of gases
1
问题
1、为什么要首先研究气体及其 、为什么要首先研究气体及其pVT行为？ 行为？ 行为 2、何谓理想气体？为什么要研究它？ 、何谓理想气体？为什么要研究它？ 3、理想气体状态方程式主要有哪些应用？ 、理想气体状态方程式主要有哪些应用？ 4、分压力的定义是什么？理想气体混合物中某组分 、分压力的定义是什么？ 分压的定义及其物理意义是什么？ 分压的定义及其物理意义是什么？
f ( p,V , T , n) = 0
f ( p ,V , T ) = 0
6
主要内容： 主要内容：
气 体
7
1.1 理想气体状态方程
The State Equation of Ideal Gas
p 2 = 192 . 5 kPa T 2 = 363 . 15 K V2 = ? m n2
3
入口状态
出口状态
22
因为 所以
n1 = n2
p1V1 p2V2 = = nR T1 T2
p1V1 T2 V2 = ⋅ T1 p2 p1 T 2 3 = V1 ⋅ ⋅ = 26 m p 2 T1
第一章 气体的 pVT 关系
Chapter1 the pVT relationships of gases
1
问题
1、为什么要首先研究气体及其 、为什么要首先研究气体及其pVT行为？ 行为？ 行为 2、何谓理想气体？为什么要研究它？ 、何谓理想气体？为什么要研究它？ 3、理想气体状态方程式主要有哪些应用？ 、理想气体状态方程式主要有哪些应用？ 4、分压力的定义是什么？理想气体混合物中某组分 、分压力的定义是什么？ 分压的定义及其物理意义是什么？ 分压的定义及其物理意义是什么？
f ( p,V , T , n) = 0
f ( p ,V , T ) = 0
6
主要内容： 主要内容：
气 体
7
1.1 理想气体状态方程
The State Equation of Ideal Gas
物理化学 第一章 气体
133.0kPa。试计算各组分气体的分压。
解：n＝n（NH3）+n（O2）+n（N2）
＝
0.32010m＝..23o01l2.+00200.011m83o03lm.o0lk+P0.a7003m5o.l5kPa
p(NH3 )
n
nNH3
p
分压定律的应用
*分体积定律
分体积：
混合气体中某一组分B的分体积VB是 该组份单独存在并具有与混合气体相同
全球生态系统中的循环
地球从太阳辐射100~5000nm波 长范围吸收能量。主要是400~700nm 范围内的可见光区。因为地球表面温 度低，它所释放的热辐射是波长大于 4000nm的红外辐射。这种IR辐射只 能被水分子和二氧化碳所吸收。
自本世纪开始二氧化碳的浓度不断 地升高。
浓
度
不 断 地 升 高 。
组分气体B在相同温度下占有与 混合气体相同体积时所产生的压力
，叫做组分气体B的分压。
pB
nBRT V
分压定律：混合气体的总压等于混合 气体中各组分气体的分压之和。 数学表达式为：
p = p1 + p2 + 或 p = pB
例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体
的 混 合 物 。 取 样 分 析 后 ， 其 中 n（NH3） ＝0.320mol，n（O2）＝0.180mol，n（N2 ）＝0.700mol。 混 合 气 体 的 总 压 p＝
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pV nRT
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2019/12/1
2 理想气体状态方程
•理想气体状态方程也可写为：
pV NkBT kB R / L N / L n pVm RT pV m RT M
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
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u ( niui2 ) / n
i
n为单位体积内的分子数。
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2019/12/1
2 理想气体状态方程
• 17～19世纪三个著名的低压气体经验定律：
• 波义尔定律(R.Boyle,1662):
pV = 常数
(T, n 一定)
• 盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808)：
dV
V T
dT p,n
V p
T
,n
dp
V n
dn T , p
由盖.吕萨克定律
V V T p,n T
由波义尔定律
V p
T ,n
V p
由阿伏加德罗定律
V V n T , p n
物理化学电子教案—第一章
气体
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2019/12/1
第一章 气体
§1.1 气体分子动理论 §1.2 摩尔气体常数（R） §1.3 理想气体的状态图 §1.4 分子运动的速率分布 §1.5 分子平动能的分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气体间的转变—实际气体的等温线和液化过程 §1.10 压缩因子图--实际气体的有关计算 §1.11 分子间的相互作用力*
• 将以上三式归纳整理，得到理想气体状态方程：
pV = nRT
单位：p Pa V m3 T K n mol R J mol-1 K-1
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2019/12/1
2 理想气体状态方程
由三个经验定律导出理想气体状态方程的过程：
设 V=V(T，p，n) 则有
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2019/12/1
1 气体分子动理论的基本公式
气体分子动理论的基本公式
压力
力 面积
质量 加速度 面积
质量 速度 面积 时间
动量 面积 时间
利用统计平均的方法，求出体积为V分子数为N的气
体系统的总动量。则可得出气体分子动理论的基本公式
pV 1 mNu2 3
式中，m是一个分子的质量，u为均方根速率。
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2019/12/1
3 理想气体模型
1 理想气体定义： 任何温度、压力下均服从理想气体状态
方程的气体，称为理想气体。
2 理想气体的特征(或条件)： ⑴ 分子本身无体积： 意味着：分子是质点(有质
量无体积)，若p→∞，则Vm →0。
⑵ 分子间无相互作用力： 由p=nRT/V，温度恒定
时，p∝n/V，与分子间距离无关，所以分子间无
的体积及相互作用力，使问题大大简化，为研究实
际气体奠定了基础。 ⑵ 低压下的实际气体可近似按理想气体对待。
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2019/12/1
4 理想气体混合物
（1） 混合物的组成 （2） 理想气体混合物状态方程 （3） 道尔顿定律 （4） 阿马加定律
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2019/12/1
2 理想气体状态方程
代入得
整理得 或写成
dV V dT V dp V dn
T
pn
dp dV dT dn pV T n
d ln( pV ) d ln(nT)
积分
ln( pV ) ln(nT) ln C
C是积分常数，通常用R表示，去掉对数得
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
• 阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
气体分子运动公式可以对几个经验定律作出解释。
反过来也证明了气体分子运动基本公式的正确性。
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2019/12/1
2 理想气体状态方程
相互作用力。
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2019/12/1
3Байду номын сангаас理想气体模型
3 理想气体微观模型： 理想气体是一种分子本身没有体积，分子间
无相互作用力的气体。 理想气体是一个理想模型，在客观上是不存
在的，它只是真实气体在p→0时的极限情况。
4 建立理想气体模型的意义：
⑴ 建立了一种简化的模型：理想气体不考虑气体
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2019/12/1
（2） 理想气体混合物状态方程
• 理想气体混合物状态方程为：
pV n总RT nB RT B
pV m RT M mix
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2019/12/1
（3） 道尔顿定律与分压力
⑴ 道尔顿定律：
混合气体的总压力等于各组分单独存在于混 合气体的温度、体积条件下所产生压力的总和。
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2019/12/1
（1） 混合物的组成
a 摩尔分数x或y：
xB 或yB
nB nA
显然 xB 1 或 yB 1
A
B
B
b 质量分数
wB
mB mA
A
wB 1
B
c 体积分数
B
xB Vm,B xA Vm, A
A
B 1
B
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（1）气体是大量分子的集合体。相对于分子与分子间 的距离以及整个容器的体积来说，气体分子本身的体积 很小，可以忽略不计，常将气体分子当作质点来处理。 （2）气体分子不断地做无规则的运动，均匀分布于整 个容器中。 （3）分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完全弹 性的（碰撞前后总动量不损失）。
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2019/12/1
§1.1 气体分子动理论
一 气体分子动理论的基本公式 二 理想气体状态方程 三 理想气体模型 四 理想气体混合物 五 分子平均平动能与温度的关系
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2019/12/1
1 气体分子动理论的基本公式
气体分子运动的微观模型