物理化学上册第一章 理想气体状态方程

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）)因为摩尔体积V m = V／n,气体的物质的量n=m /M理想气体状态方程又常采用下列两种形式：p V m＝RT、pV＝(m／M)RT2．理想气体模型(1)分子间力:分为相互吸引和相互排斥，按照兰纳德一琼斯的理论：E=E吸引+E排斥=-A r6+B r12由图可知:[1]当两个分子相距较远时，它们之间几乎没有相互作用。

一、状态方程： PV=nRT=常数（适用于理想气体）n----mol; P----Pa; V----m3; T----K,T=(t℃+273.15) K;R=8.3145J·mol--1·K-1 摩尔气体常数气体分子运动胡微观模型：1. 气体分子视为质点处理；2. 气体分子做无规则运动，均匀分布整个容器；3. 分子间碰撞完全弹性碰撞。

压强====（P====）二、波义耳-马利奥特定律（Boyle-Marriote）：PV=mu2·N·对于一定量的气体，在定温下，Nmu2为定值，所以PV=C ，C为常数三、查理-盖·吕萨克定律（Charles-Gay-Lussac）：平动能=mu2=f（t）0℃和t时，=（1+αt）=N m=N=N m=N=（1+αt），α为体膨胀系数，令T=t+则=αT=C‘T C‘为常数四、阿伏加德罗定律：同温同压下，同体积的各种气体所含有的分子个数N 相同五、理想气体状态方程：PV=nRTV=f（p，T，N） dV=（）T，NdP+（）P，NdT+（）T，PdN对于一定量的气体,N为常数，dN=0，所以dV=（）T，NdP+（）P，NdT根据波义耳定律V=，有（）T，N=-=-根据阿伏加德罗定律V=C‘T，有（）P，N= C‘=所以 dV=dP+dT 或=+两边求积分+常数若所取气体的量身1mol，则体积写作Vm ，常数写作则 PVm=RT PV=nRT n=L=6.02×1023为阿伏加德罗常数令=kB，kB为玻尔兹曼常数kB=1.3806505×1023J/K PV=N kB T六、道尔顿分压定律（Dalton）：混合气体的总压等于各气体分压之和（所谓分压，就是在同一温度下，个别气体单独存在、并占有与混合气体同等体积时所具有的压力）==xi xi是摩尔分数七、阿马格分体积定律（Amagat）：在一定T、P时，混合气体的体积等于组成该混合气体的各组分的分体积之和（分体积等于该气体在温度T和总压P时单独存在时所占据的体积）Vi=VxI 在混合气体中各气体的体积分数就等于它的摩尔分数八、平均平动能平动能=mu2=f（t）PV=mu2·N·=·PV=N kB T ，kB ==kBT=RT因此气体分子的平均平动能只与温度有关，在相同温度下各种气体的平均平动能都相等。

理想气体状态方程的两个公式
理想气体状态方程可以用两个不同的公式来表示。

首先，根据理想气体的状态方程，我们可以使用PV = nRT这个公式。

在这里，P代表气体的压力，V代表气体的体积，n代表气体的物质量，R代表气体常数，T代表气体的温度。

这个公式描述了理想气体在一定温度和压力下的状态。

另外一个常用的理想气体状态方程的公式是pV = NkT。

在这个公式中，p代表气体的压强，V代表气体的体积，N代表气体分子的数量，k代表玻尔兹曼常数，T代表气体的温度。

这个公式描述了气体微观粒子（分子或原子）的状态与温度之间的关系。

这两个公式都是描述理想气体状态的重要方程，它们在热力学和物理化学中有着广泛的应用。

通过这些公式，我们可以了解气体在不同条件下的性质和行为，对于工程、科学实验以及工业生产都具有重要意义。

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理想气体的状态方程和理想气体定律理想气体定律是描述理想气体性质的基本定理之一，它提供了气体压强、体积和温度之间的定量关系。

在理想气体状态方程的基础上，通过组合理想气体定律，我们可以更深入地理解气体在不同条件下的行为。

1. 理想气体的状态方程理想气体的状态方程描述了气体的状态，即气体的压强（P）、体积（V）和温度（T）之间的关系。

这个方程可以写为PV = nRT，其中P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质量，R为气体常数，T为气体的温度。

这个状态方程表明，在给定的温度下，气体的压强和体积是成正比的。

当压强增加时，体积减小；反之亦然。

而当温度增加时，气体的体积也会增加。

2. 理想气体定律理想气体定律是从理想气体的状态方程中推导出的。

它可以分为以下三个定律：2.1. 压强定律（Boyle定律）压强定律描述了气体压强和体积之间的关系，它可以表示为P1V1= P2V2。

这个定律说明，在温度不变的条件下，气体的压强和体积成反比。

当体积增加时，压强减小；反之亦然。

2.2. 温度定律（Gay-Lussac定律）温度定律描述了气体的压强和温度之间的关系，它可以表示为P1/T1 = P2/T2。

这个定律说明，在体积不变的条件下，气体的压强和温度成正比。

当温度增加时，压强也会增加。

2.3. 定容定律（Charles定律）定容定律描述了气体的体积和温度之间的关系，它可以表示为V1/T1 = V2/T2。

这个定律说明，在压强不变的条件下，气体的体积和温度成正比。

当温度增加时，体积也会增加。

综合利用这三个定律，我们可以更全面地分析理想气体的行为，以及气体在不同条件下的相互转化和变化。

理想气体定律为我们研究气体的性质和行为提供了基本的工具和理论基础。

总结：理想气体的状态方程PV = nRT以及理想气体定律（压强定律、温度定律和定容定律）为我们研究气体的性质和行为提供了重要的定量关系。

这些定律帮助我们理解气体在不同条件下的行为规律以及气体之间的相互关系。

理想气体的概念及其意义
理想气体是指在一定条件下，具有以下特征的气体：分子之间没有相互作用力，分子体积可以忽略不计，分子之间的碰撞完全弹性。

理想气体的概念在热力学和物理化学等领域中具有重要意义：
1. 简化模型：理想气体假设简化了气体分子之间的相互作用，使得理论分析和计算更加简单。

通过以理想气体作为基础，可以推导出大量适用于真实气体的定律和方程式。

2. 状态方程：理想气体状态方程PV=nRT（P为压强，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为温度）是理想气
体特有的状态方程，可以描述气体在不同温度、压强和体积下的关系。

这个方程在实际应用中有诸多用途，如计算气体的密度、体积变化等。

3. 热力学研究：理想气体为研究热力学问题提供了重要的基础。

通过理想气体的模型，可以探讨气体的温度、压强、熵等热力学性质，进一步理解和研究气体的行为和变化。

4. 实验模拟：虽然真实气体与理想气体模型之间存在差异，但在很多实验中，可以将气体近似看作理想气体来简化处理。

这种近似性质使得实验设计更加方便，结果更易于量化和解释。

虽然理想气体对真实气体的精确描述有一定的局限性，但其简化了气体模型，使得对气体的研究和应用更加简单和系统化。

因此，理想气体的概念及其意义在物理化学和工程领域中具有重要地位。

大学物理化学概念总结篇一：大学物理化学概念总结第一章气体的pvT 关系一、理想气体状态方程 pV=（m/M）RT= nRT （1.1）或pVm=p（V/n）=RT （1.2）式中p、V、T及n的单位分别为Pa、m3、K及mol。

Vm=V/n称为气体的摩尔体积，其单位为m3·mol。

R=8.314510J·mol-1·K-1称为摩尔气体常数。

此式适用于理想，近似于地适用于低压下的真实气体。

二、理想气体混合物 1．理想气体混合物的状态方程（1.3） pV=nRT=（?nB）RTBpV=mRT/Mmix （1.4）式中Mmix为混合物的摩尔质量，其可表示为Mmixdef?ByBMB (1.5)Mmix=m/n= ?BmB /?BnB（1.6）式中MB为混合物中某一种组分B的摩尔质量。

以上两式既适用于各种混合气体，也适用于液态或固态等均匀相混合系统平均摩尔质量的计算。

2.道尔顿定律pB=nBRT/V=yBp （1.7）P=?pB (1.8)B理想气体混合物中某一种组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力。

而混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和。

以上两式适用于理想气体混合系统，也近似适用于低压混合系统。

3.阿马加定律VB*=nBRT/p=yBV （1.9）V=∑VB* （1.10）VB*表示理想气体混合物中物质B的分体积，等于纯气体B 在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。

理想气体混合物的体积具有加和性，在相同温度、压力下，混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。

以上两式适用于理想气体混合系统，也近似适用于低压混合系统。

三、临界参数每种液体都存在有一个特殊的温度，在该温度以上，无论加多大压力，都不可能使气体液化，我们把这个温度称为临界温度，以Tc或tc表示。

我们将临界温度Tc时的饱和蒸气压称为临界压力，以pc表示。

物理化学主要公式及使用条件第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或 RT n V p pV ==)/(m式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。

m /V V n =称为气体的摩尔体积，其单位为m 3 · mol -1。

R =8.314510 J · mol -1 · K -1，称为摩尔气体常数。

此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。

2. 气体混合物 （1） 组成摩尔分数 y B (或x B ) = ∑AA B /n n体积分数 /y B m,B B *=V ϕ∑*AVy Am,A式中∑AA n 为混合气体总的物质的量。

Am,*V表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩尔体积。

∑*AA m,A V y 为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。

（2） 平均摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中 ∑=BB m m 为混合气体的总质量，∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。

上述各式适用于任意的气体混合物。

（3） V V p p n n y ///B B B B*=== 式中p B 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。

*B V 为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。

3. 道尔顿定律p B = y B p ，∑=BB p p上式适用于任意气体。

对于理想气体V RT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。

5. 范德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRT nb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2，b 的单位为m 3 · mol -1，a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数，称为范德华常数。