理想气体
- 格式：ppt
- 大小：1.58 MB
- 文档页数：60
下载文档原格式
合集下载
气体状态理想气体与非理想气体
气体状态理想气体与非理想气体气体状态：理想气体与非理想气体气体是我们生活中常见的物态之一，它具有特定的物理性质和行为规律。
根据气体的理想程度，我们可以将气体分为理想气体和非理想气体。
一、理想气体理想气体是指在一定条件下，气体分子之间互不作用，体积可以忽略不计的气体。
理想气体的性质可以通过理想气体状态方程来描述。
1. 理想气体状态方程根据理想气体状态方程，我们可以得到以下公式：PV = nRT其中，P代表气体的压强，V代表气体的体积，n代表气体的物质的量，R代表气体常数，T代表气体的绝对温度。
这个方程描述了理想气体的状态，即在一定温度下，气体的压强和体积是成正比的。
根据这个方程，在一定条件下，理想气体的状态可以完全由压强、体积和温度来决定。
2. 理想气体的特性理想气体具有以下特性：（1）分子之间无相互作用；（2）分子体积可忽略不计；（3）分子之间无体积碰撞；（4）分子间无能量损失。
这些特性使得我们能够通过简单的数学模型来描述理想气体的行为。
理想气体模型在研究气体的物理性质和行为规律时，提供了很大的便利。
二、非理想气体与理想气体相对应的是非理想气体，也称为实际气体。
非理想气体的性质与理想气体有所不同，这是因为在实际情况下，气体分子之间会发生相互作用。
1. 非理想气体的特性非理想气体具有以下特性：（1）分子之间有相互作用；（2）分子体积不可忽略；（3）分子之间有体积碰撞；（4）分子间有能量损失。
这些特性使得非理想气体的行为无法完全符合理想气体状态方程。
在实际应用中，我们经常需要考虑非理想气体的性质，以提高气体研究的准确性和可靠性。
2. 非理想气体的修正模型为了更准确地描述非理想气体的行为，科学家们提出了一些修正模型，例如范德华方程和珀金-特纳方程等。
这些修正模型考虑了分子之间的相互作用和体积效应，可以更好地描述非理想气体的状态和性质。
范德华方程的修正公式如下：（P + an^2/V^2)(V - nb) = nRT其中，a和b分别是范德华常数，它们用来考虑分子之间的相互作用和体积效应。
工程热力学03章：理想气体的性质
c q 或 c q
dT
dt
1mol物质的热容称为摩尔热容『Cm, J/（mol·K）』。
标态下1m3 物质的热容为体积热容『C ’, J/(m3N·K)』。
上述三种比热容之间的关系为：
Cm Mc 0.0224141C （3-9）
热力设备中，工质往往是在接近压力不变或体积不变的 条件下吸热或放热的，因此定压过程和定容过程的比热容最
<4> 平均比热容直线关系式
c
|t2
t1
b 2
t2
t1
（3-17）
§3-4 理想气体的热力学能、焓和熵
一、热力学能和焓 du cV dt cV dT
dh cpdt cpdT
二、状态参数熵
（见1－6节）
ds qrev
T
三、理想气体的熵变计算
ds
cpdT vdp T
cp
dT T
Rg
dp p
v T
C1
pc
p T
C2
vc
pv C3Tc
pv T
C
Rg
（3-1）
注：式（3-1）可反证之
显然，上式中的Rg只与气体种类有关，而与气体所
处状态无关，故称之为某种气体的气体常数。
二、摩尔质量和摩尔体积
摩尔（mol）是表示物质的量的基本单位。
摩尔质量( ) ：1mol物质的质量，单位是g/mol或
s12
c T2
T1 p
dT T
Rg
ln
p2 p1
（3-18） （3-19） （3-20）
（3-21） （3-22）
基准状态的确定：
规定p0＝101325Pa、T0＝0K时，熵s00K 0。则任
理想气体的性质
在恒定体积的情况下，理想气 体的压强与热力学温度成正比。
理想气体温差与压强成正比， 如达到绝热过程。
理想气体的体积与压力关系
1
波义耳-马列定律
在恒定压力的情况下，理想气体的体积与其热力学温度成正比。
2
查理定律
在恒定温度的情况下，理想气体的体积与压强成反比。
3
指数关系
体积变化和绝对温度变化的比值为一定值。
理想气体的性质
理想气体是在正常温度和压力下，体积可压缩到很小而且分子之间没有相互 作用的气体。
理想气体的概念
微观结构
理想气体是由大量质量极小、 体积为零的质点组成。
压力定义
理想气体压强是气体分子撞击 容器壁所产生力的大小，与壁 面单位面积垂直的分量成正比。
温度定义
理想气体温度是介质分子平均 动能的度量标准。
理想气体的摩尔质量与密度关系
摩尔质量
对于同一种气体，其分子 数是一定的，其摩尔质量 与分子量成正比。
体密度
单位体积或者单位质量的 气体分子数ຫໍສະໝຸດ 称为气体的 密度。密度计算
气体密度=M/RT，其中M 是摩尔质量，R是气体常数， T是绝对温度。
理想气体的行为模型及应用
气球充气
理想气体模型可以应用于气球 充气过程，说明气球的承载力 和所需气体量。
气体储存
储氦气，氢气，氮气，氧气等 物质的理想气体模型可以用于 计算气体储存的最大容量。
工业应用
理想气体模型可以用于工业馏 分分配过程，如阀门操作和缓 解熔炉内压强。
容器条件
理想气体必须在充分大的容器 内才可以体现其各项性质。
理想气体的特征
分子间距离大
理想气体分子间距离比其 分子尺寸大得多。
热力学第二章 理想气体性质
1
t2
t2
t1
(3)定值比热
CV ,m i R 2 C P ,m i 1 R 2
i 取值：单原子：3； 双原子： 5； 多原 子：7
一.比热力学能
d u=cvdt
1. cv const
理想气体、任何过程
u cv t
2. cv 为真实比热
3. cv 为平均比热
h是状态量,
h f (T , p )
h h dh ( ) p dT ( )T dp T p
h h q ( ) p dT [( )T v ]dp T p
定压状态下,dq=u，
由定义知：
h q p ( ) p dT T q p h Cp ( ) ( )v dT T
dT p2 s s2 s1 1 c p Rg ln T p1
2
s 1
2
2 dv dp cp 1 cv v p
s s2 s1 c p ln
T2 p Rg ln 2 T1 p1
v2 p2 s c p ln cv ln v1 p1
t2
1
u cv dt
T1
T2
u cv t (T2 T1 ) cv 0 t2 cv 0 t1
4. 查T-u表, 附表4 (零点规定: 0K, u=0, h=0 )
t2
t2
u u2 u1
二. 比焓
dh c p dT
利息气体、任何过程
1. c p const
1kg 工质温度
物理意义：表示在 p 一定时, 升高 1K ，焓的增加量 所以当作状态量 ；
说明： 1、对于cv、cp因为过程定容、定压,
t2
t2
t1
(3)定值比热
CV ,m i R 2 C P ,m i 1 R 2
i 取值：单原子：3； 双原子： 5； 多原 子：7
一.比热力学能
d u=cvdt
1. cv const
理想气体、任何过程
u cv t
2. cv 为真实比热
3. cv 为平均比热
h是状态量,
h f (T , p )
h h dh ( ) p dT ( )T dp T p
h h q ( ) p dT [( )T v ]dp T p
定压状态下,dq=u，
由定义知：
h q p ( ) p dT T q p h Cp ( ) ( )v dT T
dT p2 s s2 s1 1 c p Rg ln T p1
2
s 1
2
2 dv dp cp 1 cv v p
s s2 s1 c p ln
T2 p Rg ln 2 T1 p1
v2 p2 s c p ln cv ln v1 p1
t2
1
u cv dt
T1
T2
u cv t (T2 T1 ) cv 0 t2 cv 0 t1
4. 查T-u表, 附表4 (零点规定: 0K, u=0, h=0 )
t2
t2
u u2 u1
二. 比焓
dh c p dT
利息气体、任何过程
1. c p const
1kg 工质温度
物理意义：表示在 p 一定时, 升高 1K ，焓的增加量 所以当作状态量 ；
说明： 1、对于cv、cp因为过程定容、定压,
工程热力学理想气体性质
h dh ， T p dT
理想气体的比热容
du cV dT
dh
c
，
p
dT
理想气体的cV 和cp仅仅是温度的函数
定压热容与定容热容的关系
迈耶公式
c p cV Rg
，C p,m CV ,m R
比热容比：比值cp/cV称为比热容比，或质量热 容比，用γ表示
Cm xiCm,i
C iCi
Cm M eqc 0.0224141 C
t2 cdt
t1
t2 t1
q
t2 cdt
00C
t1 00C
cdt
c
t2 00C
t2
c
t1 00C
t1
c
t2 t1
c
t t2
0oC 2
t2
c
t1 0oC
t1
t1
附表5列有几种常用气体的平均比定压热容，平均 比定容热容可由平均比定压热容按迈耶公式确定
平均比热容直线关系式
气体
混合气体的比定压热容和比定容热容之间也满足 迈耶公式
混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数
混合气体的成分是指各组成的含量占总量的百分
数，有质量分数、摩尔分数和体积分数三种表示
方法
wi
mi m
，xi
ni n
，i
Vi V
假拟单一气体分子数和总质量恰与混合气体相同，
其摩尔质量和气体常数就是混合气体的折合摩尔
第三章 理想气体的性质
3-1 理想气体的概念
理想气体
理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子 是弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用 力
理想气体
查理定律：一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热力学温度成正比。即 P1/T1=P2/T2=C3（常 量）或pt=P′0（1+t/273） 式中P′0为0℃时气体的压强，t为摄氏温度。
盖·吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的条件下， 温度每升高（或降低）1℃，它的体积的增加 （或减少）量等于0℃时体积的1/273。即V1/T1=V2/T2=C2（常量）。
2．两平衡状态间参数的计算
3．标准状态与任意状态或密度间的换算
4．气体体积膨胀系数
理想气体对外膨胀可以分为两种情况：一、理想气体周围有其他物体。二、理想气体自由膨胀，即周围没有 其他物体。第一种情况下，理想气体做功。第二种情况下，不做功。如果两个容器相连，其中一个容器内充满理 想气体，另一个容器内是真空，将两个容器相连后理想气体膨胀充满两个容器，此时，理想气体不做功，且选取 任何一个中间过程也不做功。一般情况下，如不做特别说明，则认为气体对外膨胀做功。
谢谢观看
综合以上三个定律可得pV/T=常量，这个称为联合气体方程。在此基础再加上阿伏伽德罗定律定律即V/n=恒 量（n表示摩尔数），得到理想气体状态方程。
说明
模型
高压低温
理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在。实际气体中，凡是本身不易被液化的气体，它们的性质很近 似理想气体，其中最接近理想气体的是氢气和氦气。一般气体在压强不太大、温度不太低的条件下，它们的性质 也非常接近理想气体。因此常常把实际气体当作理想气体来处理。这样对研究问题，尤其是计算方面可以大大简 化。
推导
指 的 是 克 拉 伯 龙 方 程 来 源 的 三 个 实 验 定 律 ： 玻 ( 意 耳 ） - 马 （ 略 特 ） 定 律 、 查 理 定 律 和 盖 ·吕 萨 克 定 律 ， 以 及 直 接结论pV/T=常量。
盖·吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的条件下， 温度每升高（或降低）1℃，它的体积的增加 （或减少）量等于0℃时体积的1/273。即V1/T1=V2/T2=C2（常量）。
2．两平衡状态间参数的计算
3．标准状态与任意状态或密度间的换算
4．气体体积膨胀系数
理想气体对外膨胀可以分为两种情况：一、理想气体周围有其他物体。二、理想气体自由膨胀，即周围没有 其他物体。第一种情况下，理想气体做功。第二种情况下，不做功。如果两个容器相连，其中一个容器内充满理 想气体，另一个容器内是真空，将两个容器相连后理想气体膨胀充满两个容器，此时，理想气体不做功，且选取 任何一个中间过程也不做功。一般情况下，如不做特别说明，则认为气体对外膨胀做功。
谢谢观看
综合以上三个定律可得pV/T=常量，这个称为联合气体方程。在此基础再加上阿伏伽德罗定律定律即V/n=恒 量（n表示摩尔数），得到理想气体状态方程。
说明
模型
高压低温
理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在。实际气体中，凡是本身不易被液化的气体，它们的性质很近 似理想气体，其中最接近理想气体的是氢气和氦气。一般气体在压强不太大、温度不太低的条件下，它们的性质 也非常接近理想气体。因此常常把实际气体当作理想气体来处理。这样对研究问题，尤其是计算方面可以大大简 化。
推导
指 的 是 克 拉 伯 龙 方 程 来 源 的 三 个 实 验 定 律 ： 玻 ( 意 耳 ） - 马 （ 略 特 ） 定 律 、 查 理 定 律 和 盖 ·吕 萨 克 定 律 ， 以 及 直 接结论pV/T=常量。
理想气体
∆h = ∫ c p dT
T1
T2
平均比热容 平均比热容（ 平均比热容（表） 定值比热容 热力性质表
∆u = cV ∆u = cV
t2
t1
⋅ (t 2 − t 1 ) ⋅ t 2 − cV
t1
∆h = c p
∆h = c p
t2 t1
⋅ (t 2 − t1 )
⋅ t2 − c p
t1 0° C
t2
0° C
热力学能 焓和熵
T p ∆s = c p ln 2 − Rg ln 2 T1 p1
∆h = c p ∆T = c p ∆t
ct =
t2
1
c 02°C ⋅t2 −c 01°C ⋅t1
t t
t2 −t1
定值比热容表
单原子气体
cV (C ,m) V
c p (Cp,m)
3 3 Rg ( R ) 2 2
双原子气体
0° C
⋅ t1
t2 0° C
⋅ t1
∆u = cV ∆T = cV ∆t
∆u = u 2 (T2 ) − u1 (T1 )
∆h = c p ∆T = c p ∆t
∆h = h2 (T2 ) − h1 (T1 )
西安交通大学热流中心
热工基础与应用 第三章
2、 理想气体的熵
ds =
δqre
T
=
du + pdv cV dT + pdv dT dv p / T = Rg / v = ds = cV + Rg → T T T v
混合气体 组成气体
1、分压力定律 ： 分压力 ：各组元在混合物温度
下单独占据混合物所占体积时 所产生的压力。
理想气体特点
理想气体特点
理想气体特点:
1、完全可伸压：理想气体是一种完全可伸的气体，即其压强与容积之间的比值随容积的变化而变化，但它的压强与温度之间的比值却始终保持不变。
2、等体积温度定律：理想气体的等体积温度定律规定，当它的容积不变时，温度改变时，压强也会改变相应的倍数。
3、等压温度定律：理想气体的等压温度定律规定，即当它的压强不变时，温度改变时，容积也会改变相应的倍数。
4、内禀体积定律：理想气体的内禀体积定律规定，即在容积为一的条件下，当温度发生变化时，理想气体所具有的体积也会随之改变。
5、绝对零度定律：理想气体的绝对零度定律规定，即当温度降至绝对零度时，理想气体的压强也将降至零。
6、热容变定律：理想气体的热容变定律规定，即当温度发生变化时，任意一个温度下，理想气体每度温度升高，所拥有的热容量增大一定倍数。
7、绝热定律：理想气体的绝热定律规定，即流体遇到不耗散的外力作用，当温度升高的速度非常快时，理想气体的内部能量不会发生变化。
8、吉布斯定律：理想气体的吉布斯定律规定，理想气体的压强与体积
之间的比值大小是完全等于体积的负比数的倒数的三倍，即PV=-
(1/3)nRT。
理想气体性质
2
u 1 cV dT
2
h 1 cpdT
✓工程上的几种计算方法：
➢ 按定值比热容计算:
2
u 1 cV dT cV (T2 T1)
2
h 1 cpdT cp (T2 T1)
➢按真实比热容计算:
u R 2 CV ,m dT M1 R R 2 ( 1 T T 2 T 3 T 4 )dT M1
三、定压比热容与定容比热容的关系
➢ 迈耶公式：
c p cV Rg C p,m CV ,m R
迈耶公式
注意其物理意义
➢ 比热比：
cp C p,m
cV CV ,m
1
cV
1 Rg
cp 1 Rg
四、理想气体比热容的计算
✓1、 真实比热容
将实验测得的不同气体的比热容随温 度的变化关系，表达为多项式形式：
cV
dT T
Rg
dv v
ds qrev
T
dT dp cp T Rg p
3.以 ( p, v) 为参数
ds qrev
T
cV
dp p
cp
dv v
✓理想气体熵方程：
微分形式：
积分形式：
ds
cV
dT T
Rg
dv v
ds
cp
dT T
Rg
dp p
ds
cV
dp p
cp
dv v
s12
2
h R 2 C p,m dT M1 R R 2 ( T T 2 T 3 T 4 )dT M1
➢按平均比热容计算:
u
t2 t1
cV
dt
cV
t2 t1
(t2
第二章理想气体性质
2 N pv=RT，R NB，N＝ 3 m 2 2 N 2N MR= MNB= M B= B 3 3 m 3 n0 m N n0= ，摩尔数，则 表示每摩尔物质所具有 M n0 N 的分子数，由阿佛家得罗定律可知， 为常数 n0 令MR=R 0，则R 0为常数。且与物质种类无关。
思考：
注意!
体积热容的容积是标准状态下的容积。 三种热容间的换算关系:
3种不同单位的比热的关系：
Mc c c 0 22.4
二、定容比热与定压比热
1、定容比热：定容情况下，单位物量的物体， 温度变化1k所吸收或者放出的热量，称为 该气体的定容比热。
cv
qv
dT
2、定压比热 定压比热：定压条件下，单位物量 的物体，温度变化1k所吸收或者放 出的热量，称为该气体的定压比热。
cp cv=R cp k cv
得到比热的计算式
R cv k 1 kR cp= k 1
验证，对于空气，按双原子气体
R 0.287 cv 0.72kJ / kg k k 1 1.4-1 5 8.314 Mcv 2 cv= 0.72kJ / kg k M 28.97
i2 k i
真实比热与平均比热
真实比热：
Mcp a0 aiT
i 1
n
i
Mcv Mcp R 0 a0 R 0 aiT
i 1
n
i
平均比热：
根据面积相等原理 q cdt cm t2 t1 t
t2
1
q cdt= cdt cdt c | -c |
实际气体（ real gas）
实际气体： 如果气体有很高的密 度，以致气体本身的分子体积及分 子间作用力不能忽略不计时，就为 实际气体了。“制冷剂”或“蒸汽” 是实际气体。不能用简单的式子描 述.
什么是理想气体？“理想气体”是怎样定义的？
什么是理想气体？“理想气体”是怎样定义的？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
问题和答复如下：【问：什幺是理想气体？“理想气体”是怎样定义的？】答：理想气体指的是，满足理想气体状态方程的气体，即严格满足pv=nrt的气体。
从内能来看，内能决定于分子动能，分子势能可忽略不计。
【问：法拉第电磁感应定律是什幺？】答：法拉第电磁感应定律内容：闭合线圈内磁通量的变化率等于电动势的大小（电动势方向可用楞次定律判定）。
物理公式是e=△Φ/△t；我们还学过一个公式，e=blv，它是上述公式的推导，应用这个公式时，闭合线圈内磁通量变化的是导体棒的切割运动，是法拉第电磁感应定律的一种特例。
【问：满足什幺条件会发生光电效应？】答：照射光的频率v要大于金属板的极限频率，金属板上的电子就会克服逸出功，逃逸出来，形成光电子，即发生光电效应（与光照时间无关）。
随着入射光的频率升高，电子的最大初动能也就越大，爱因斯坦光电效应方程式：ek=hv-w逸。
【问：折射率的定义？】答：折射率用n表示，是介质的一种属性。
某种介质的折射率，指的是光从空气（或真空）中，射入某种透明介质，光路图中入射角与折射角的sin值之比，及n=sin（i）/sin（r）。
介质的折射率越大，对应的光路偏转越厉害。
需要同学们注意的是，同种介质对不同光的折射率也不同，可见光中紫光的折射率最大。
【问：怎幺克服忘事的毛病？】答：知识容易忘，记得不牢固，说明你复习不够及时。
的确，咱们高中物理知识比较抽象，课堂上听懂了不代表理解。
气体的理想气体与非理想气体
气体的理想气体与非理想气体气体是物质的一种形态，具有独特的物理性质和行为规律。
在研究气体的性质时，理想气体与非理想气体是两个重要的概念。
本文将介绍气体的理想气体与非理想气体的特点、性质以及它们在不同条件下的行为。
一、理想气体的特点与性质理想气体是一种理论模型，它满足理想气体状态方程PV=nRT（其中P为压强，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度）。
理想气体具有以下几个特点：1. 分子无体积：在理想气体模型中，假设气体分子的体积可以忽略不计，分子之间不存在相互作用力。
这样可以简化计算过程，使得理论分析更加简便。
2. 分子运动无阻碍：理想气体的分子之间不存在相互作用力，它们可以自由地运动，碰撞时彼此间只有弹性碰撞而无能量损失。
这个假设符合低密度气体的特点。
3. 温度与分子平均动能成正比：理想气体的温度与分子的平均动能成正比。
这意味着在给定温度下，不同种类的气体分子具有相同的平均动能。
除了以上特点，理想气体还具有压强与温度成正比，体积与温度成反比的性质。
二、非理想气体的特点与性质非理想气体是指与理想气体模型假设不完全相符的气体。
现实中的气体往往不能完全满足理想气体的特点，因为其中的分子之间存在相互吸引或排斥的作用力。
以下是非理想气体的一些特点与性质：1. 分子之间存在相互作用力：非理想气体的分子之间存在相互作用力，如范德华力、静电力等。
这些作用力会导致气体分子间的相互吸引或排斥，使得气体不再具有理想气体的特点。
2. 气体性质受温度和压强影响较大：非理想气体的性质在不同温度和压强下会发生显著的变化。
当温度较低或压强较高时，分子之间的相互作用力会变得更为明显，导致气体的性质与理想气体有所差异。
3. 凝聚现象的出现：在高压或低温条件下，非理想气体的分子之间的相互作用力会使得气体发生凝聚现象，即由气体转变为液体或固体。
三、理想气体与非理想气体的比较理想气体与非理想气体在性质上存在一定的差异。
首先，理想气体仅是一种理论模型，它的特点和性质是根据一些简化假设推导得出的。
理想气体
兹自由能减少(—DF)才等于对外所做的最大功。因此利用式
(2.29a)或(2.29b)可以判断过程的可逆性。
自式(2.29b)还可以得到一个重要的结论。若体系在等温等容 且无其他功的情况下，则- DF≥0，式中等号适用于可逆过程，
不等号适用于自发的不可逆过程，即在上述条件下，若对体
系任其自然，不去管它，则自发变化总是朝向亥姆霍兹自由 能减少的方向进行，直到减至该情况下所允许的最小值，达 到平衡为止。体系不可能自动地发生DF>0的变化。 利用亥姆霍兹自由能可以在上述条件下判别自发变化的
理想气体状态方程
理想气体的分子是些有弹性的、不具体积 的质点，分子间无相互作用力。高温低压的气 体密度小，比体积大，若大到分子本身体积远 小于其活动空间，分子间平均距离远到作用力 极其微弱的状态，则很接近理想气体。 理想气体假设条件：单原子或双原子分子，在 温度不太低，压力不太大时均远离液态，接近 理想气体。工程上常用的O2、H2、N2、CO等及 其混合气体、燃气烟气等工质，在常用温度、 压力下均可作为理想气体。
非晶体在熔解过程中，随温度的升高而逐渐软化，
最后全部变为液体，所以熔解过程不是与某一确定温度
相对应，而是与某个温度范围相对应。因为非晶体物质
的分子结构跟液体相似，它的分子排列是混乱而没有规
热源传递给它的能量，主要是转变为分子的动能。
所以在任何情况下，只要有能量
升华方法
常温升华 即在正常温度下固体的升华过程。 真空升华 由于升华与固体蒸气压和外压的相对大小有关，降低 外压可以降低升华温度，在常压下不能升华或升华很慢的 物质可以采用真空升华。真空升华还可防止被升华的物质 因温度过高而分解或在升华时被氧化。金属镁和钐、三氯 化钛、苯甲酸、糖精等都可用此法提纯。 低温升华 1976年，J．W．米切尔提出低温升华技术，即将温度 和压力维持在升华物质的三相点以下，使它在很低的压力 （几毫米汞柱）下升华，经冷凝后捕集在冷阱中而与杂质 分离。此法操作简单，产品纯度很高。
理想气体的概念及其意义
理想气体的概念及其意义理想气体的概念及其意义1. 引言在物理学和化学学科中，理想气体是一种非常重要的概念。
它被用来描述在特定条件下，气体的行为和性质。
理想气体是由一系列简化的假设条件构成的模型，它能够让我们更好地理解气体的行为，推导出一些重要的气体定律，并在实际应用中提供指导。
2. 理想气体的定义理想气体是指在一定的条件下，其分子与分子之间没有相互作用、分子与容器壁之间也没有相互作用的气体。
这些条件包括：气体足够稀薄，体积足够大，温度足够高等。
3. 理想气体的假设条件理想气体模型是基于一系列简化的假设条件构建起来的，这些假设条件包括：a. 分子之间没有相互作用：即理想气体的分子间相互吸引或斥力可以忽略不计。
b. 分子与容器壁之间没有相互作用：即气体分子与容器壁之间的碰撞是完全弹性。
c. 气体分子的体积可以忽略不计：即理想气体的分子是一个质点，体积为零。
d. 气体分子的运动是无规则的：即分子按照各个方向均匀无规律地运动。
4. 理想气体的性质理想气体的性质与其假设条件密切相关，它们包括：a. 理想气体的压强与温度成正比：根据理想气体定律，当温度一定时，理想气体的压强与气体的摩尔数成正比。
b. 理想气体的体积与温度成正比：根据查理定律，当压强一定时，理想气体的体积与气体的摩尔数成正比。
c. 理想气体的体积与压强成反比：根据玛吉特定律，当温度一定时，理想气体的体积与气体的摩尔数成反比。
5. 理想气体的应用理想气体的概念和理论在许多领域中得到了广泛的应用，其中包括： a. 物理学领域：理想气体模型提供了理解气体性质和行为的基础。
它在研究气体传热、气体扩散等方面起到了关键的作用。
b. 化学领域：理想气体模型为化学反应的研究和计算提供了重要的数学工具。
通过理想气体定律，可以计算化学反应中气体的压强、体积和温度等参数。
c. 工程领域：理想气体模型广泛应用于工程计算中，特别是在设计和优化各种气体系统和设备方面。
d. 环境科学领域：理想气体模型被用来研究和预测大气和环境中气体的行为，如大气层中的气体的运动、扩散等。
理想气体与实际气体
pv RT pV mRT
VM：摩尔容积m3/kmol； R0 ：通用气体常数，J/kmol· K；R：气
体常数J/kg· K； P：绝对压力Pa ；v：比容m3/kg；
T：热力学温度K
三、R0与R的区别 R0——通用气体常数 (与气体种类无关)
R0 8314J / kmol K
R——气体常数 (随气体种类变化)
R0 R M
例如
J / kg K
M-----摩尔质量
Rair
R0 8314 287 M air 28.97
J / kg K
四、状态方程的应用 1 求平衡态下的参数 2 两平衡状态间参数的计算 3 标准状态与任意状态或密度间的换算 计算时注意事项：
1、绝对压力 2、温度单位 K 3、统一单位（最好均用国际单位）
容积V=9.5m3。问经过多少分钟后压气机才能把箱内压力提高到 p3=0.7Mpa和温度t3=50º C。压气机开始工作前，储气箱仪表指示
pg2=50kpa,t2=17º C。
思考题2-5
5L
0.1L抽气筒，需抽多少次让压力下降一半？（抽 气过程温度不变）
第二节 理想气体的比热容
一、比热的定义与单位 计算热力学能, 焓, 热量都要用到比热 1、定义:
热。
比热与温度的函数关系:
m Qp M
T1
Mcp a0 a1T a2T 2 a3T 3
Mcv (a0 R0 ) a1T a2T 2 a3T 3
c
T2
T2
T1
Mc p dT
E
n (a0 a1T a2T 2 a3T 3 ) dT
A
D
理想气体的概念
理想气体的概念气体是物质的一种状态，它在物理学和化学学科中都有重要的应用。
理想气体是一种理想化的气体模型，它在物理学中被广泛研究和应用。
理想气体的概念在理解气体的特性和行为方面非常重要，因此本文将详细介绍理想气体的概念、性质和应用。
1. 理想气体的定义理想气体是一种理想化的气体模型，它假定气体分子之间没有相互作用，体积可以忽略不计，分子间碰撞是完全弹性碰撞。
这个模型假设非常简单，但是它在研究气体的性质和行为方面非常有用。
理想气体模型的基本假设是：(1) 气体分子是点状的，没有大小和形状，分子之间没有相互作用。
(2) 气体分子在运动中碰撞是完全弹性碰撞，能量守恒。
(3) 气体分子的平均自由程很大，远大于分子的大小。
(4) 气体分子的运动遵循玻尔兹曼分布定律。
(5) 气体分子的速度分布服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律。
2. 理想气体的性质理想气体的性质可以通过理想气体状态方程来描述。
理想气体状态方程是一个描述气体状态的方程，它给出了气体的压强、体积和温度之间的关系。
理想气体状态方程的表达式为：pV = nRT其中，p是气体的压强，V是气体的体积，n是气体的物质量，R是气体常数，T是气体的温度。
理想气体状态方程可以用来计算气体的压强、体积和温度等参数，也可以用来描述气体的状态变化。
除了理想气体状态方程，理想气体还有一些其他的性质。
下面列举一些重要的性质：(1) 理想气体的压强与温度成正比，体积与温度成反比。
(2) 理想气体的压强与物质量成正比，体积与物质量成正比。
(3) 理想气体的压强与体积成反比，温度与体积成正比。
(4) 理想气体的压强与体积成反比，温度与压强成正比。
(5) 理想气体的热容量与温度无关，与分子数成正比。
3. 理想气体的应用理想气体的概念在物理学和化学学科中都有广泛的应用。
下面列举一些常见的应用：(1) 气体状态方程的计算：理想气体状态方程可以用来计算气体的压强、体积和温度等参数，可以应用于化学反应、燃烧、汽车引擎等领域。
化学理想气体知识点总结
化学理想气体知识点总结一、理想气体的特性理想气体是指在大多数情况下，气体分子之间几乎不受相互作用的影响，可以用理想气体方程式描述其状态。
理想气体的特性包括以下几个方面：1. 无相互作用：理想气体分子之间几乎没有相互作用，分子之间的吸引力和斥力可以忽略不计。
2. 分子体积忽略不计：理想气体分子的体积可以忽略不计，与容器的体积相比可以忽略不计。
3. 分子间的平均动能与温度成正比：理想气体分子的平均动能与温度成正比，即温度越高，分子的平均动能越大。
4. 气体分子运动呈无规则直线运动：理想气体分子在运动时呈无规则直线运动，在碰撞时完全弹性碰撞。
以上这些特性使得理想气体具有简单的物理性质，使得理想气体方程式可以描述其状态，并为化学研究和应用提供了理论基础。
二、理想气体的状态方程理想气体的状态方程是描述理想气体状态的基本公式，可以用来计算气体的压力、体积、温度等物理量之间的关系。
理想气体方程式可以用三种不同的形式来表示，分别为：1. 体积-压力-温度关系：PV = nRT式中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R表示气体常数，T 表示气体的温度。
2. 摩尔体积-压力-温度关系：PV = NkT式中，P表示气体的压力，V表示气体的摩尔体积，N表示气体的分子数，k表示玻尔兹曼常数，T表示气体的温度。
3. 分子速率-温度关系：v = (3kT/m)^0.5式中，v表示气体分子的速率，k表示玻尔兹曼常数，T表示气体的温度，m表示气体分子的质量。
这三种形式的理想气体方程式可以根据不同的实际情况来选择使用，便于求解不同的气体状态问题。
三、理想气体的性质理想气体的性质是指理想气体在不同条件下的状态性质，包括压缩性、可压缩性和等温过程等。
1. 压缩性：在一定外力的作用下，气体可以发生压缩变化，其压缩性可以用压缩系数来描述。
理想气体的压缩系数为0，即在一定外力作用下，理想气体的体积不会发生变化。
2. 可压缩性：理想气体在受到外力作用时，体积会发生变化，即理想气体具有可压缩性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例l 把空气压送到体积为3m3的贮气罐内，初始时表
压力为3 kPa，温度为20℃；压送终了时压力表读数
为300 kPa，温度为50℃。 试求压送到贮气罐内的空气质量。
表压力
解： 设大气压力为0.1 MPa，空气Rg=0.287 kJ/(kg·K)
讨论
(1)计算中使用绝对压力。 实际工程中可以直接测到的是表压力或真空度，应根
据实测值计算出绝对压力； (2)由于贮气罐体积已知，充气前后的压力、温度已定，
故可由理想气体状态方程求充入气体的质量。
本题是利用状态方程求气体质量的典型题。
仔细阅读教材例3-1（p63）
例2：容器内盛有一定量的理想气体，如果将气体放出一部分
后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参
可用简单的式子描述； 例如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃
气、空调中的湿空气等。
2、实际气体（real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质；
例如火力发电的水蒸气、制冷空调中制冷工质等。
2、理想气体状态方程
克拉贝龙状态方程
1kg气体 mkg气体 1 mol 气体 n mol 气体
能量转换
内部条件— 工质 外部条件— 热力过程
第一节 概述
物质的三态及相变过程
【本节基本要求】
(1)掌握工质p-v-T热力学面的意义，了解物质的 三种集态及其相变过程。
(2)了解工质的p-T图、三相点及其特点。 (3)掌握实现热能和机械能转换的工质的特点。
一、物质的三态及相变过程
集态形式： 固态、液态、气态 相：
大气中所含的少量水蒸气；燃气和烟气中含有的水蒸气和
CO2等，因分子浓度低、分压力甚小，在温度不太低时仍 可视为理想气体。
理想气体的概念
假设：①气体分子是不占据体积的弹性质点； ②分子相互之间没有任何作用力。
实际气体：不符合上述两
点假设的气态物质。
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ideal gas）
体、水蒸气和湿空气。
第二节 理想气体的热力性质和热力过程
ห้องสมุดไป่ตู้
理想气体的热力性质
(1)掌握理想气体的状态方程式。 (2)掌握理想气体的各种比热容，并正确运用比热容计算 理想气体的热力学能、焓和熵的变化。 (3)了解理想气体混合物的热力性质特点及基本计算。
一、理想气体及其状态方程
1、理想气体的概念
——凡是遵循克拉贝龙方程的气体称为理想气体。 ——对分子模型进行两点假设：
原则上，固、液、气三态物质均可作为 热能与机械能相互转换所凭借的物质。
五、工质及其热力性质
热能和机械能的相互转换是通过物质的体积 变化实现的；能迅速、有效实现体积变化的 是气(汽)相物质。
因此，工质仅指气相物质（气体）。 主要针对：理想气体、实际气体、蒸气。 本课程对工质热力性质的讨论仅限于理想气
二、理想气体的比热容
（一）比热容的定义
1、热容：物体温度升高一度（ 1K或1℃）所需 要的热量，用C表示。
C Q Q
dT dt
热容的大小不仅与物体的种类及其质量有关， 还与过程有关，因为热量是过程量。
2、比热容
——单位物量的物质升高1K或1℃所需的热量。
质量比热容c ：单位质量物质的热容，J/(kg·K) c C q
只有固态、气态存在，液相不再存在。
（升华点温度与压力关系为升华曲线）
固、液、汽三态共存的状态为三相态，三相点。
四、三相点
——在p-T图上，融解线S-L、气化线L-V和升华线S-V 的交点是热力学面中三相线的投影。
——对于确定的物质，其三相点的压力和温度是确定的；
其比体积是否确定？（否！其液相比体积不确定）
状态方程的应用
1 求解平衡状态下的某参数； 2 计算两平衡状态间某参数的变化量； 3 标准状态与任意状态间的换算； 4 求气体体积膨胀系数。
注意事项
1）必须采用绝对压力； 2）必须使用热力学温度【K】； 3）各物理量必须单位统一。
Rg与R的区别
R ——通用气体常数 (与气体种类无关) Rg ——气体常数 (随气体种类变化)
固S 液L 气V
— 清晰地反映了物质的三 种集态和相变过程。
单相区域：S、L、V 两相共存区域：S-L、L-V、S-V
三相线——固、液、气三相平衡共存的状态点的集合。
三、p-T图（相图）
— p-v-T热力学面在p-T坐标面上的投影。 — p-T图清楚地反映了固、液、气三相间的关系，称为相图。
p-v图
(1)分子是不占据体积的弹性质点; (2)气体分子相互之间没有任何作用力。 ——从微观上讲，凡是符合上述假设的气体称为理 想气体。
理想气体是实际气体
、
时的极限状态。
工程中常用的O2、N2、H2、CO等，以及空气、燃气、烟气 等工质，在通常使用温度、压力下都可作为理想气体处理。
水蒸气、氟里昂蒸气、氨蒸气等工质临界温度较高，在通 常工作温度和压力下离液态不远，不能看作理想气体。
— p-v-T热力学面在p-v
坐标面上的投影；
—描述热力状态及热力
过程的重要状态参数坐
水
标图。
水的变化
融解过程：一定压力下，固态冰液态水；
（融点温度与压力的关系为融解曲线）
汽化过程：一定压力下，液态水气态水蒸气；
（沸点温度与压力的关系为汽化曲线）
升华过程：压力低于三相点，固态冰气态水蒸气
数能否按状态方程表示为下列形式：
（a）
×
P1V1 P2V2
T1
T2
（b） √
p p0
1
exp
Rg T0
V
解 放气前、后两个平衡状态之间参数： 不能用方程式（a）描述，可按（b）形式描述。
因为气体放出一部分后，容器中气体质量发生了变化：
根据 p1V1 m1RgT1 、p2V2 m2RgT2 ，而 m1 m2 可证。
m dT
摩尔比热容Cm
：1mol物质的热容，J/(mol·K) Cm
热力系中物理性质和化学组分完全均匀的部分。
相变过程（或集态变化）：
在一定条件下相与相之间可以互相转化。
二、热力学面
液态凝固时 体积缩小的物质
液态凝固时 体积膨胀的物质
— 在简单可压缩系中，由 状态方程F (p,v,T )=0可知， 工质的全部热力学状态 在三维直角坐标系中构 成的一个曲面，称为 p-vT热力学面。