《天大考研資料 物理化學(xué)天大物理化學(xué)課件01》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《天大考研資料 物理化學(xué)天大物理化學(xué)課件01（39頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022第一章 氣體的PVT關(guān)系1.1 理想氣體的狀態(tài)方程1.2 理想氣體混合物1.3 氣體的液化及臨界參數(shù)1.5 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程pV=nRT R=8.3151.1.理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程nTpVR 111133KmolJ KmolmPaKmolmPaR上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程1.1.理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程也可以寫(xiě)為也可以寫(xiě)為 pVm=RT 因?yàn)橐驗(yàn)?Vm=V/nRTMmpV 或上一

2、內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程例：計(jì)算例：計(jì)算25，101325Pa時(shí)空氣的密度。時(shí)空氣的密度。（空氣的分子量為（空氣的分子量為29）解：解：33mmol 87.40 mmol 2515.273315.8101325RTpVn33mkg 1.185mg 2987.40MVnd空氣上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022 真實(shí)氣體微觀模型：分子間有相互作用，分子本身有體積。1.1 理想氣體的狀態(tài)方程2.2.理想氣體的模型理想氣體的模型 不可無(wú)限不可無(wú)限壓縮壓縮上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體微

3、觀模型：分子間無(wú)相互作用，分子理想氣體微觀模型：分子間無(wú)相互作用，分子本身無(wú)體積。本身無(wú)體積?？蔁o(wú)限壓縮上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程 理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏觀外在表現(xiàn)觀外在表現(xiàn) 理想氣體的微觀模型反映了理想氣體理想氣體的微觀模型反映了理想氣體的微觀內(nèi)在本質(zhì)的微觀內(nèi)在本質(zhì) 理想氣體是真實(shí)氣體在理想氣體是真實(shí)氣體在 p 0 情況下的情況下的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.1 理想氣體的狀態(tài)方程 真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方程，也

4、就是說(shuō)真實(shí)氣體在方程程，也就是說(shuō)真實(shí)氣體在方程 pV=nRT 中的中的R不為常數(shù)。不為常數(shù)。真實(shí)氣體只在真實(shí)氣體只在溫度不太低、壓力不太高溫度不太低、壓力不太高的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物1.混合物組成表示：混合物組成表示：用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示:(x表示液體，表示液體，y表示氣體表示氣體）nnnnyxBAABBB 或?qū)τ谖镔|(zhì)對(duì)于物質(zhì)B B1BBx1 BBy顯然顯然量綱為量綱為1上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物量綱為量綱為1mmm

5、mwBAABB1BBw 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物 用體積分?jǐn)?shù)表示用體積分?jǐn)?shù)表示:和混合前各純組分體積總體積混合前純B量綱為量綱為1 1A*A m,A*B m,BBVxVx顯然顯然1BBA*Am,A*B m,BVnVn上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物2.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用nRTpV RTnBBBBBmixMyMRTMmpVmixMmix混合物的摩爾質(zhì)量混合物的摩爾質(zhì)量上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物

6、3.道爾頓分壓定律pB=nBRT/V BBBBppy p適用于理想氣體、低壓下的非理想氣體上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物 理想氣體混合物中某一組分的分壓力等于這個(gè)組分以與混合物相同的溫度和體積單獨(dú)存在時(shí)的壓力。pypyp22NOpyp22OOpyp22NN上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物4.阿馬加定律（分體積定律）B*BVVpRTnVB*B適用于理想氣體、低壓下的非理想氣體上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物 理想氣體混合物的總體積等于各個(gè)組分以與混理想氣體混合物的總體積等于各

7、個(gè)組分以與混合物相同的溫度和壓力單獨(dú)存在時(shí)的分體積之合物相同的溫度和壓力單獨(dú)存在時(shí)的分體積之和。和。22NOVVV2OV2NV上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物例例.空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求，求101.325kPa、25時(shí)的時(shí)的1m3空氣中氧氣的空氣中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到得到1摩爾純氧氣，至少需多少體積的空摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（將空氣近似看成理想氣體）氣。（將空氣近似看成理想氣體）上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物2

8、9.022222OOOOOVVRTpVRTpVnnyPa 25.2938422OOpyp3OOm 29.022VV解：解：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.2 理想氣體混合物mol 493mol 290122OO.ynn33m 0850m 10132525152733158493.pnRTV上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.3 氣體的液化及臨界參數(shù)1.液體的飽和蒸氣壓液體的飽和蒸氣壓 在一定溫度下，在一定溫度下，液體蒸發(fā)的速度和氣液體蒸發(fā)的速度和氣體凝結(jié)的速度相等時(shí)的蒸氣壓力。體凝結(jié)的速度相等時(shí)的蒸氣壓力。PP飽和飽和PP飽和飽和PP飽和飽和上一內(nèi)容下一

9、內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.3 氣體的液化及臨界參數(shù) 液體的飽和蒸氣壓同溫度有關(guān)，溫度不液體的飽和蒸氣壓同溫度有關(guān)，溫度不同，飽和蒸氣壓不同。（同，飽和蒸氣壓不同。（克克-克方程克方程）當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等當(dāng)液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等,液液體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為體即發(fā)生沸騰，此時(shí)的溫度即為沸點(diǎn)沸點(diǎn)。當(dāng)外界壓力為當(dāng)外界壓力為101.325kPa時(shí)的沸點(diǎn)稱(chēng)為時(shí)的沸點(diǎn)稱(chēng)為正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)。10/15/2022實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)實(shí)際氣體分子間存在吸引力實(shí)際氣體分子間存在吸引力,從而能發(fā)生一種理想氣體從而能發(fā)生一種理想氣體不可能發(fā)生的變化

10、不可能發(fā)生的變化液化液化.任何氣體都會(huì)在一定溫度時(shí)任何氣體都會(huì)在一定溫度時(shí)液化液化.液氮的沸點(diǎn)是液氮的沸點(diǎn)是196 Br2(g)冷卻發(fā)生液化冷卻發(fā)生液化.液液化現(xiàn)象表明化現(xiàn)象表明 Br2分子在分子在氣相時(shí)就不具有零體積氣相時(shí)就不具有零體積.10/15/2022氣體的液化一般需要?dú)怏w的液化一般需要降溫降溫和和加壓加壓.降溫可減小分子熱運(yùn)動(dòng)降溫可減小分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離散傾向產(chǎn)生的離散傾向,加壓則可以縮小分子間距從而增大分子間引加壓則可以縮小分子間距從而增大分子間引力力.由于加壓增大分子間引力是有一定限度的由于加壓增大分子間引力是有一定限度的(超過(guò)一定程度超過(guò)一定程度分子間排斥力將起主導(dǎo)作用分子間排

11、斥力將起主導(dǎo)作用),故液化的發(fā)生要求分子熱運(yùn)動(dòng)的故液化的發(fā)生要求分子熱運(yùn)動(dòng)的離散傾向也不能超過(guò)一定限度離散傾向也不能超過(guò)一定限度,即對(duì)氣體的溫度有最高限定即對(duì)氣體的溫度有最高限定.臨界溫度臨界溫度Tc:氣體加壓液化所允許的最高溫度氣體加壓液化所允許的最高溫度.臨界壓力臨界壓力pc:氣體在臨界溫度下液化所需要的最小壓力氣體在臨界溫度下液化所需要的最小壓力.臨界體積臨界體積Vc:物質(zhì)在臨界溫度物質(zhì)在臨界溫度,臨界壓力下的摩爾體積臨界壓力下的摩爾體積.Tc,pc,Vc總稱(chēng)為氣體的總稱(chēng)為氣體的臨界參數(shù)臨界參數(shù),是物質(zhì)的一種特性參數(shù)是物質(zhì)的一種特性參數(shù).實(shí)際氣體的液化過(guò)程與臨界狀態(tài)實(shí)際氣體的液化過(guò)程與臨

12、界狀態(tài),可從實(shí)驗(yàn)繪制的等溫可從實(shí)驗(yàn)繪制的等溫 p-Vm圖上表現(xiàn)出來(lái)圖上表現(xiàn)出來(lái).10/15/2022Vmp 實(shí)際氣體實(shí)際氣體p-Vm等溫線(xiàn)的一般規(guī)律等溫線(xiàn)的一般規(guī)律1.T Tc的等溫線(xiàn)的等溫線(xiàn)g1l1T1g2l2T2g3l3T3T4T5TcC T Tc時(shí)氣體不能液化時(shí)氣體不能液化,等溫線(xiàn)表示等溫線(xiàn)表示氣體氣體狀態(tài)的狀態(tài)的 pVT 變化變化.等溫線(xiàn)較光滑等溫線(xiàn)較光滑,沒(méi)有斜沒(méi)有斜率的突變點(diǎn)率的突變點(diǎn).與同溫下的理想氣體的與同溫下的理想氣體的pVm=RT 雙曲線(xiàn)對(duì)照雙曲線(xiàn)對(duì)照,可反映實(shí)際氣體偏離理可反映實(shí)際氣體偏離理想行為的程度想行為的程度.10/15/20222.T Tc的等溫線(xiàn)的等溫線(xiàn) T T

13、c的等溫線(xiàn)上的與氣的等溫線(xiàn)上的與氣體液化有關(guān)的三個(gè)特征體液化有關(guān)的三個(gè)特征:等溫線(xiàn)上均有一水平段等溫線(xiàn)上均有一水平段,此時(shí)此時(shí)壓力不變壓力不變,而摩爾體積變化而摩爾體積變化.水平段的壓力隨溫度升高而水平段的壓力隨溫度升高而增大增大,同時(shí)水平段長(zhǎng)度縮短同時(shí)水平段長(zhǎng)度縮短.溫度為臨界溫度時(shí)溫度為臨界溫度時(shí),水平線(xiàn)縮水平線(xiàn)縮至一點(diǎn)至一點(diǎn)C.C點(diǎn)坐標(biāo)為點(diǎn)坐標(biāo)為T(mén)c,pc,Vc,稱(chēng)作稱(chēng)作臨界點(diǎn)臨界點(diǎn).水平線(xiàn)水平線(xiàn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)是氣對(duì)應(yīng)的狀態(tài)是氣液兩相平衡液兩相平衡;低壓紅線(xiàn)低壓紅線(xiàn)對(duì)應(yīng)氣對(duì)應(yīng)氣態(tài)態(tài);高壓藍(lán)線(xiàn)高壓藍(lán)線(xiàn)對(duì)應(yīng)液態(tài)對(duì)應(yīng)液態(tài).Vmp 實(shí)際氣體實(shí)際氣體p-Vm等溫線(xiàn)的一般規(guī)律等溫線(xiàn)的一般規(guī)律g1l1T1

14、g2l2T2g3l3T3T4T5TcC10/15/2022 p-Vm圖上出現(xiàn)水平段的原因圖上出現(xiàn)水平段的原因:一定溫度下液化過(guò)程可以在一定溫度下液化過(guò)程可以在恒壓恒壓(飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓)下不斷進(jìn)行并引起下不斷進(jìn)行并引起體積的不斷減小體積的不斷減小.水平線(xiàn)高度隨溫度升高而上移的原因水平線(xiàn)高度隨溫度升高而上移的原因:溫度升高引起飽和蒸溫度升高引起飽和蒸氣壓增大氣壓增大.水平線(xiàn)隨溫度升高而縮短的原因水平線(xiàn)隨溫度升高而縮短的原因:溫度升高溫度升高,飽和液體摩爾飽和液體摩爾體積因熱膨脹而增大體積因熱膨脹而增大,飽和氣體摩爾體積因蒸氣壓力較高而飽和氣體摩爾體積因蒸氣壓力較高而減小減小.10/15/20

15、223.臨界點(diǎn)及臨界點(diǎn)及T=Tc的等溫線(xiàn)的等溫線(xiàn) 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)C處的坐標(biāo)是處的坐標(biāo)是Tc,pc,Vc.Vc既是飽和氣體的摩爾體既是飽和氣體的摩爾體積積,又是飽和液體的摩爾體積又是飽和液體的摩爾體積,此時(shí)氣液之間沒(méi)有區(qū)別此時(shí)氣液之間沒(méi)有區(qū)別.在在C點(diǎn)的低壓側(cè)物質(zhì)處于氣態(tài)點(diǎn)的低壓側(cè)物質(zhì)處于氣態(tài),而在高壓側(cè)是液態(tài)而在高壓側(cè)是液態(tài).由于液由于液體的難壓縮性體的難壓縮性,高壓側(cè)曲線(xiàn)比較陡直高壓側(cè)曲線(xiàn)比較陡直.Vmp 實(shí)際氣體實(shí)際氣體p-Vm等溫線(xiàn)的一般規(guī)律等溫線(xiàn)的一般規(guī)律g1l1T1g2l2T2g3l3T3T4T5TcC10/15/2022在臨界點(diǎn)附近在臨界點(diǎn)附近,氣態(tài)部分等溫線(xiàn)向下拋氣態(tài)部分等溫線(xiàn)向下

16、拋,液態(tài)部分等溫線(xiàn)向上液態(tài)部分等溫線(xiàn)向上拋拋,C,C點(diǎn)正好是一個(gè)水平拐點(diǎn)點(diǎn)正好是一個(gè)水平拐點(diǎn),其數(shù)學(xué)特征是此點(diǎn)的一階和二階其數(shù)學(xué)特征是此點(diǎn)的一階和二階導(dǎo)數(shù)都為零導(dǎo)數(shù)都為零.即即將各溫度下的飽和蒸氣的狀態(tài)點(diǎn)和飽和液體的狀態(tài)點(diǎn)將各溫度下的飽和蒸氣的狀態(tài)點(diǎn)和飽和液體的狀態(tài)點(diǎn)分別連成兩條曲線(xiàn)分別連成兩條曲線(xiàn),兩條線(xiàn)必匯聚于臨界點(diǎn)兩條線(xiàn)必匯聚于臨界點(diǎn),稱(chēng)為稱(chēng)為飽和曲線(xiàn)飽和曲線(xiàn).在飽和曲線(xiàn)之內(nèi)的狀態(tài)點(diǎn)均對(duì)應(yīng)于氣液兩相平衡狀態(tài)在飽和曲線(xiàn)之內(nèi)的狀態(tài)點(diǎn)均對(duì)應(yīng)于氣液兩相平衡狀態(tài).Vmpg1l1T1g2l2T2g3l3T3T4T5TcC上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022純凈物質(zhì)要根據(jù)溫度和壓力的不同

17、，呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)變化，如果提高溫度和壓力，來(lái)觀察狀態(tài)的變化，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果達(dá)到特定的溫度、壓力，會(huì)出現(xiàn)液體與氣體界面消失的現(xiàn)象該點(diǎn)被稱(chēng)為臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)附近，會(huì)出現(xiàn)流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等所有流體的物性發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象。1.3 氣體的液化及臨界參數(shù)超臨界流體超臨界流體：溫度及壓力均處于臨界點(diǎn)以上的液體叫超臨界流體(supercritical fluid，簡(jiǎn)稱(chēng)SCF)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022超臨界流體具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如粘度小、密度、擴(kuò)散系數(shù)、溶劑化能力等性質(zhì)隨溫度和壓力變化十分敏感：粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，而密度和溶劑化能力接

18、近液體。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022例如:當(dāng)水的溫度和壓強(qiáng)升高到臨界點(diǎn)(t=374.3，p=22.05 MPa)以上時(shí)，就處于一種既不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)和固態(tài)的新的流體態(tài)超臨界態(tài)，該狀態(tài)的水即稱(chēng)之為超臨界水。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022超臨界水氧化技術(shù)、超臨界流體干燥、超臨界流體染色、超臨界流體制備超細(xì)微粒、超臨界流體色譜和超臨界流體中的化學(xué)反應(yīng)等，但以超臨界流體萃取應(yīng)用得最為廣泛。上網(wǎng)查詢(xún)“超臨界萃取”。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.5 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子1.壓縮因子壓縮因子RTpVZ)(m真氣真實(shí)氣體真實(shí)氣體

19、 pV=ZnRT Z壓縮因子壓縮因子或或 pVm=ZRT Z 1，Vm(真實(shí)真實(shí))1，Vm(真實(shí)真實(shí))Vm(理想理想)，難壓縮難壓縮 真實(shí)氣體真實(shí)氣體 Z 隨溫度、壓力的不同而變化隨溫度、壓力的不同而變化對(duì)于理氣，對(duì)于理氣，Z=pVm(理氣理氣)/RT=1)()(理氣真氣mmVVZ 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.5 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子Argon CompressibilityT=273 KZ=pVm/RTattractiverepulsive0.00.51.01.52.02.502004006008001000pressure(atm)ZZ=pVm/RT at

20、tractive repulsive 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.5 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子臨界壓縮因子臨界壓縮因子cm,cccp VZRTZc大體上是一個(gè)與氣體性質(zhì)無(wú)關(guān)的常數(shù)，暗示大體上是一個(gè)與氣體性質(zhì)無(wú)關(guān)的常數(shù)，暗示了各種氣體在臨界狀態(tài)下的性質(zhì)具有一定的普了各種氣體在臨界狀態(tài)下的性質(zhì)具有一定的普遍規(guī)律。遍規(guī)律。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/20221.5 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子2.對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)比參數(shù)：對(duì)比參數(shù)：Tr=T/TC 對(duì)比溫度對(duì)比溫度 pr=p/pC對(duì)比壓力對(duì)比壓力Vr=V/VC對(duì)比體積對(duì)比體積對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

21、各種不同的氣體，只要各種不同的氣體，只要兩個(gè)對(duì)比參數(shù)相同，則第三個(gè)也相同。兩個(gè)對(duì)比參數(shù)相同，則第三個(gè)也相同。不同氣體的對(duì)比參數(shù)相同時(shí)，壓縮因子也不同氣體的對(duì)比參數(shù)相同時(shí)，壓縮因子也相同。相同。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022 函數(shù)：函數(shù)：Z=f(x,y)如理想氣體的壓力、溫度和體積三個(gè)物理量中：如理想氣體的壓力、溫度和體積三個(gè)物理量中：p=f1(T,V),壓力是溫度和體積的函數(shù)；壓力是溫度和體積的函數(shù)；V=f2(T,p),體積是溫度和壓力的函數(shù)；體積是溫度和壓力的函數(shù)；T=f3(p,V),溫度是壓力和體積的函數(shù)；溫度是壓力和體積的函數(shù)；VTpTVp 偏微商的物理意義：如偏微商的物理意義：如 p=f(T,V)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022dTTpdVVpdpVT上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回10/15/2022TVppdpdVdTVTVTTVVpTTpVdxdvudxduvvdxvud21/cabaxbaxdx)ln(