物理化学电子教案课件.pptx

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1、物理化学多媒体电子教案第一章气体第一章气体§1.1气体分子动理论§1.2摩尔气体常数（R）§1.3理想气体的状态图§1.4分子运动的速率分布§1.5分子平动能的分布§1.6气体分子在重力场中的分布§1.7分子的碰撞频率与平均自由程§1.8实际气体§1.9气液间的转变§1.10压缩因子图*§1.11分子间的相互作用力§1.1气体分子动理论气体分子动理论的基本公式压力和温度的统计概念气体分子运动公式对几个经验定律的说明分子平均平动能与温度的关系§1.1气体分子动理论理想气体的状态方程是压力，单位为Pa是体积，单位为是物质的量，单位为是摩尔气体常数，等于是热力学温

2、度，单位为K气体分子动理论的基本公式气体分子的微观模型(1)气体是大量分子的集合体(2)气体分子不停地运动，呈均匀分布状态(3)气体分子的碰撞是完全弹性的设在体积为V的容器内，分子总数为N，单位体积内的分子数为n（n=N/V），每个分子的质量为m。令：在单位体积中各群的分子数分别是n1，n2，…等。则气体分子动理论的基本公式设其中第群分子的速度为，它在轴方向上的分速度为，则在单位时间内，在面上碰撞的分速度为的分子数，如图1.1所示图1.1气体分子动理论的基本公式气体分子动理论的基本公式在时间内，第群分子碰到面上的垂直总动量为：在时间内，碰到面上的垂直总动量为

3、对各群求和：新组成的群分子在时间内，碰到面上的垂直总动量为：气体分子动理论的基本公式气体分子动理论的基本公式在垂直于面方向上的动量的总变化量为：根据压力的定义：因此气体分子动理论的基本公式或得：令：代表各分子在x方向上分速度平方的平均值：同理气体分子动理论的基本公式各个方向的压力应该相同，所以有对于所有分子而言，显然应该有：上式两边同除以n，得：从而可得：令根均方速率u为：则有：等式两边同乘以V，得：气体分子动理论的基本公式压力和温度的统计概念单个分子在单位时间、单位体积上所引起的动量变化是起伏不定的。但由于气体是大量分子的集合，尽管个别分子的动量变化起伏不

4、定，而平均压力却是一个定值，并且是一个宏观可测的物理量。压力p是大量分子集合所产生的总效应，是统计平均的结果。对于一定量的气体，当温度和体积一定时，压力具有稳定的数值。压力和温度的统计概念是两个半透膜只允许B分子出入只允许A分子出入在中间交换能量，直至双方分子的平均平动能相等分子的平均平动能是温度的函数：若两种气体的温度相同，则两种气体的平均平动能也相同，所以可以用温度计来测量温度。温度也具有统计平均的概念。气体分子运动公式对几个经验定律的说明定温下，有（1）Boyle-Marriote定律将（1.10）式写作：这就是Boyle-Marriote定律。式中C

5、为常数。即：定温下，一定量的气体的体积与压力成反比。设温度在0℃和t时的平均平动能之间的关系为（2）Charles-Gay-Lussac定律已知：根据气体分子动理论气体分子运动公式对几个经验定律的说明因为所以令：则式中为常数，是体膨胀系数对定量的气体，在定压下，体积与T成正比，这就是Charles定律，也叫做Charles-Gay-Lussac定律。气体分子运动公式对几个经验定律的说明（3）Avogadro定律任意两种气体当温度相同时，具有相等的平均平动能从分子运动公式在同温、同压下，相同体积的气体，应含有相同的分子数，这就是Avogadro定律。气体分子运

6、动公式对几个经验定律的说明（4）理想气体的状态方程气体的体积是温度、压力和分子数的函数或当气体分子数不变根据Boyle-Marriote定律气体分子运动公式对几个经验定律的说明（4）理想气体的状态方程代入上式，得：将上式积分，得根据Charles-Gay-Lussac定律或气体分子运动公式对几个经验定律的说明（4）理想气体的状态方程得：令若气体的物质的量为n，则取气体为1mol，体积为，常数为这些都是理想气体的状态方程。得：气体分子运动公式对几个经验定律的说明（5）Dalton分压定律在定温下，在体积为V的容器中，混合如下气体混合前……气体分子运动公式对几个

7、经验定律的说明（5）Dalton分压定律将所有的分压相加混合后由于温度相同，分子具有相同的平均动能因为所以或这就是Dalton分压定律气体分子运动公式对几个经验定律的说明（6）Amagat分体积定律在定温、定压下，设两种气体的混合过程如下混合后的体积为若有多种气体混合或这就是Amagat分体积定律分子平均平动能与温度的关系已知分子的平均平动能是温度的函数从如下两个公式可得对1mol的分子而言§1.2摩尔气体常数（R）如CO2(g)在不同温度下的实验结果，如图1.4(a)所示。各种气体在任何温度时，当压力趋于零时，趋于共同的极限值。在同一温度下不同气体的实验结

8、果，如图1.4(b)所示。§1.2摩尔气体常数（R）