第一章1热力学第一定律及其应用课件.ppt

第一章 热力学第一定律 1-1 气体 一、气体基本实验定律 1、波义耳（R.Boyle）定律 在恒温条件下，一定量任何气体的体积V均与其压力P成反比。 PV=常数 （n，T 恒定） 1-1 2. 盖-吕萨克（Ray-Lussac）定律 在恒压条件下，一定量任何气体的体积均与其温度T成正比。 V/T=常数 （n，P 恒定） 1-2 3.阿伏加德罗（A.Avogado）定律 在相同温度、压力下，等体积的任何气体均含有相同的分子个数。在相同温度、压力下，任何气体的摩尔体积相等。（101325Pa，273.15K，Vm=22.414dm3 ） 二、理想气体及其状态方程 1、理想气体微观模型 （1）分子本身体积为零。分子体积很小，忽略不计。 以“质点”处理。 （2）分子间无相互作用力。 （3）分子彼此间以及分子与器壁之间的碰撞完全是 弹性的。碰撞时没有能量消耗。 实际气体在低压，高温下，接近于理想气体。 综合低压下总结出来的三个基本实验定律，可以得出理想气体P、V、T三个变量之间的关系 PV=nRT n 表示气体的物质量（摩尔） R 为比例常数，通常称气体常数。 对一摩尔的气体，V/n可以表示为摩尔体积Vm。 PVm=RT 大量的气体实验表明，R与气体的种类无关。实际气体只有在P→0时才服从它。 例：在273。15K时，1mol 的Ne，O2，CO2进行实验，求出不同压力下PV值，外推至P→0。 0 PV P CO2 O2 Ne 理想气体 图1-1 PV-P关系 （PV）P→0=22.414 （L·atm ， 升·大气压） R=（PV）P→0 / T =22.414/273.15 = 0.082057 （L·atm·K-1·mol-1，升·大气压·开-1·摩尔-1） 又∵1atm=101325牛顿·米-2=101325帕（Pa） =1.01325×106达因·厘米-2 ∴ R=PV/T= （1.01325×106×22.414×103）/273.15 =8.3143×107尔格·开-1·摩尔-1 =8.3143 （焦耳·开-1·摩尔-1， J·K-1·mol-1） 又 1卡=4.1840焦耳 ∴ R=1.9872 卡·开-1·摩尔-1 =8.3143焦耳·开-1·摩尔-1 = 0.082057升·大气压·开-1·摩尔-1 三、理想气体混合规律 混合气体总的物质的量n为各组分气体物质的量nB的总和 混合气体的P、V、T之间的关系 混合气体中某气体B的物质的量nB在混合气体总物质的量中 所占的分数称为物质的量分数 对于任意混合气体，有 1、道尔顿(Dalton)分压定律 混合气体的总压力，等于处在相同体积和相同温度下各种气体单独存在时的压力之和。 对各种气体 在相同温度相同体积下 分压定律可写为 理想气体或实际气体均成立 2、阿马格特（Amagat)分体积定律 混合气体的总体积，等于各气体在相同温度、压力条件下所占有的分体积之和。 1-2 实际气体 一、实际气体对理想气体的偏差 真实气体只是在低压和高温下近似地服从理想气体状态方程。实际气体对理想气体的偏差，从理想气体假设的方面进行解释。（分子体积，作用力，碰撞） 二、范德华方程式 实际气体与理想气体相比有两点差别，一是气体分子的体积不容忽视，二是分子间存在相互作用力。 1、压力修正 气体分子间相互吸引，必然使向器壁碰撞的分子受到一种向内部的作用力，因而减小了按理想气体状态方程式计算所得到的压力值。Pa值应等于 2、体积修正 引入一个能反映分子体积的修正项 b 综合上述两项修正，可得 三、气体的液化及临界状态 同物质的P—Vm图曲线相似，都有临界点C。温度高于此点时，将不再存在通过加大压力使气体液化的可能。 临界温度 : 气体加压液化所允许的最高温度称为临界温度，用TC表示。 临界压力:气体在临界温度下液化所需的最小压力称为临界压力，用PC表示。 临界体积:气体在临界温度、临界压力下的摩尔体积称为临界体积，用VC表示。TC、PC、VC总称为物质的临界参数，是物质的特性常数。 图1-3 实际气体P-Vm等温线的一般规律 四、对应状态原理和压缩因子 1