初赛第2讲气体.ppt

初赛第2讲气体
内容要求:

,理想气体状态方程,气体常量R,分压定律。
(亨利定律)
物质的状态
特殊条件下:
等离子体(宇宙空间)
玻色-爱因斯坦凝聚态
(1995)
费米子凝聚态(2003)
与温度和压力条件有关
分子间的距离不同
分子间的作用力不同
固态液态气态
等离子体
等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成,分子由原子构成,原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因,外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,电子离开原子核,这个过程就叫做“电离”。这时,物质就变成了由带正电的原子或原子团和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”,因此人们戏称它为“电浆”,这些离子浆中正负电荷总量相等,因此它是近似电中性的,所以就叫等离子体。
等离子体广泛存在于宇宙空间中。
一、气体
:
扩散性和可压缩性

(1)两点基本假设:

。
这是一种理想状态下假设存在的气体。
(2)高温低压条件下的实际气体接近理想气体
低压条件下气体分子间距离很大,占据的空间也很大,气体分子本身大小可以忽略不计;
高温条件下气体分子本身的动能很大,比分子间作用力大得多,分子间作用力可以忽略不计。
二、理想气体状态方程

当温度不变时,一定量的气体的体积与气体所受的压力成反比。
即:
V∝
1
P
-吕萨克定律
当压力不变时,一定量的气体的体积与温度(T)成正比。
即:
V∝T

在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
即:
V∝n

把上述三个定律归纳整理,可得:
V∝
nT
P
上式可改写为:PV=nRT
此即为理想气体状态方程。式中p是气体压力,V是气体体积,n是气体物质的量,T是气体的绝对温度(热力学温度,即摄氏度数+273),R是气体通用常数。
国际单位制中R的单位和值
p
V
n
T
R
国际单位制
Pa
m3
mol
K
kPa
dm3
mol
K

Pa·m3
mol·K
J
mol·K
或

KPa·dm3
mol·K
三、理想气体状态方程的应用

PV=nRT
PV=
m
M
RT
P
ρRT
M=
式中m为气体的质量,M为气体的摩尔质量,ρ为气体的密度。在一定温度和压强下,只要测出某气体的密度,就可以确定它的相对分子质量。

PV=nRT
PV=
m
M
RT
P
ρRT
M=
=
ρ1
M1
M2
ρ2
则:M1=DrM2
令:
=Dr
ρ1
ρ2
例1:在273 K时测得CH3F蒸气在不同压力下的值及ρ/p值如下表,求CH3F的相对分子质量。
p/Pa
ρ/(g·m-3)
ρ/(p·10-2)
×105
×103

×105
×103

×104
×103

如果将直线内推到p = 0时,则CH3F这一实际气体已接近理想气体,所以从图上所得的(ρ/p) = ×10-2是符合理想气体状态方程的。若将(ρ/p) 之值代入理想气体状态方程M=ρRT/P,即可求得CH3F的精确相对分子质量。
= ×10-2g·dm-3·kPa-1×·dm3·mol-1·K-1×273K
= g·mol-1
。
按相对原子质量计算:
Mr(CH3F)=+3×+=
两者结果非常接近。
M = ( )p=0RT
P
ρ
三、气体分压定律和分体积定律

当研究对象不是纯气体,而是多组分的混合气体时,由于气体具有均匀扩散而占有容器全部空间的特点,无论是对混合气,还是混合气中的每一组分,均可按照理想气体状态方程进行计算。
当一个体积为V的容器,盛有A、B、C三种气体,其物质的量分别为nA、nB、nC,每种气体具有的分压分别是pA、pB、pC。P总V=n总RT。根据气体的特性有:
pAV=nART,pBV=nBRT,pCV=nCRT
(pA+pB+pC)V=(nA+nB+nC)RT=n总RT=P总V
所以:p总=pA+pB+pC
在一定温度下,混合气