第六态

1

第一章气体、液体和溶液

1.1气体的概念与相关性质

1.2理想气体及相关定律

1.3实际气体和vanderWaals方程

1.4液体

1.5溶液、溶解度

1.6稀溶液的依数性

1.7胶体溶液

1.1气体的概念与相关性质

气体的压力

分子的运动与气体的压力

1643年eli的实验

气体的一般性质

气体的扩散

气体的压缩性

气体的热胀冷缩

气体的液化

因扩散气体的混合

1.2理想气体及相关定律

1.2.1理想气体的概念及理想气体状态方程

理想气体的概念：温度不太低，压力不太高的稀薄气体。

两点基本假设：

(1)分子间距离很远，相互作用力可忽略不计；

(2)分子自身的体积很小，与气体所占体积相比，可忽略不计。

显然，理想气体并不存在。但当气压趋近于零时，可无限接近理想气体。

理想气体状态方程(TheIdealGasLaw)：

pV＝nRT

式中p：压力(压强，Pa或kPa);V：体积(dm3或cm3)

n：气态物质的量(摩尔，mol);R：摩尔气体常数，或叫普适气体恒量

R=

PV

nT

=0.082057Latmmol-1K-1

=8.3149m3Pamol-1K-1

=8.3149Jmol-1K-1

TheGasConstantR

相关单位换算：

1Pa=1N⋅m-2

1bar=1×105Pa=100kPa

1atm=760mmHg=1.01325×105Pa≈101kPa≈0.1MPa

1kPa⋅dm3=1J=0.239cal

1cal=4.184J

Boyle定律(1662)：

RobertBoyle的J型玻璃管恒温气

体压缩实验结果：

p∝

1

V

pV=constant

即：温度恒定时，一定量气体

的压力和它的体积的乘积为常

数。

2

Charles(1787)－Gay-Lussac(1802)定律：

V∝T

V=bT

当压力不变时，一

定量气体每升高

1oC，其体积膨胀了

0oC时体积的1/273。

热力学温标是近一个世纪后

物理学家Clausius和Kelvin

在建立热力学第二定律时引

出的概念，是国际单位制7个

基本单位之一。中文单位名

称“开尔文”，符号“K”。

T/K=t/oC＋273.15

V

t

=V

0

(1+t/273)

0-2730

173-100173

272-1272

2730273

2741274

373

100373

546273546

T(K)

T(oC)V(ml)

引入热力学温标之后，表述为：压力恒定时，

一定量气体的体积与它的热力学温度成正比；

或恒压时，一定量气体的体积与温度的商值是

恒量。即

Clapeyron方程

19世纪，法国科学家Clapeyron综合波义耳定律和Charles定

律，把描述气体状态的3个参量p,V,T归并于一个方程式。

基本方法是：将从p

1

,V

1

,T

1

到p

2

,V

2

,T

2

的过程分解为2个步骤：

(1)等温变化——从p

1

,V

1

,T

1

到p

2

,V’,T

1

(2)等压变化——再从p

2

,V’,T

1

到p

2

,V

2

,T

2

然后分别利用上述定律，通过V’将二者结合起来，即可得到

p

1

V

1

/T

1

=p

2

V

2

/T

2

=恒量

到19世纪末，人们才普遍使用现行形式的理想气体状态方程

式，也叫Clapeyron方程

pV＝nRT

1.2.2分压的概念与道尔顿分压定律

Dalton’sLawofPartialPressure(1807)

英国化学家道尔顿

(1766-1844)

在温度与体积恒定时，混合气体的总压力等于组分气

体分压力之和。气体分压力等于该气体单独占有总体积

时，所表现的压力。

•理想气体

•无化学反应发生

分压力与分体积的计算

V

A

=n

A

RT/p

tot

和V

tot

=V

A

+V

B

+…

p

tot

=p

A

+p

B

+…

p

A

p

tot

n

A

RT/V

tot

n

tot

RT/V

tot

=

=

n

A

n

tot

V

A

V

tot

n

A

RT/p

tot

n

tot

RT/p

tot

=

=

n

A

n

tot

气体分压等于总压乘气体摩尔分数或体积分数

•分体积的概念：

在一定的T及p

tot

条件下，某组分气体单独存

在所占有的体积。

1.2.3气体方程的其它运用