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第一章 气 体 §1.1 气体分子动理论 一、物质的状态 气体 液体 固体 超流体?（超高温…) 凝聚态 第四态？ 第五态？ 等离子态 玻色-爱因斯坦凝聚态 温度极低时，所有原子“凝聚”到具有最低能级同一状态，形成具有完全相同物理性质的类“超级原子”态。 由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中。 超导态？ 流体 （1）分子间无相互作用力 （2）分子本身不占体积 二、理想气体 [问题1] 什么是理想气体？理想气体能被液化吗？ 1. 理想气体状态方程 2. 理想气体模型 [问题2] 为什么要学习理想气体？ 低压高温气体 3. 理想气体状态方程的理解与应用 [问题3] 压力是什么？温度是什么？R是什么，如何求？ （1） 微观量的统计平均值 分子速率的三个统计平均值： 最概然速率、数学平均速率与根均方速率（P28，图1.8） 最概然速率：在Maxwell速率分布曲线上所占分数最大 分子所对应的速率。 数学平均速率：所有分子的平均速率。 压力与均均方速率相关，那与高度相关吗？ 压力与高度的关系-----气体在重力场中的分布 不同高度两层的压差为 设气体为理想气体 （1） （2） 设温度保持不变，积分得 Boltzmann公式（P35） 在同一温度下，密度与单位体积内分子数和压力成正比： [问题4] （1）地面上空气组成与高空中的空气组成是否相同？ （2）大气或液体中的悬浮粒子有类似的分布吗？ （2）温度：分子平动能是温度的函数---宏观的统计概念 （3）R-摩尔气体常数，如何求？（P20，P21） [问题4] 如何求小分子气体的密度？ [问题5] 如何求气体的摩尔质量？ P40 隙流速度 格拉罕姆隙流定律 1、道尔顿分压定律 P18 三、气体分子运动公式 适用于任意状态的某一组份B的分压求算 适用于理想气体、低压下的真实气体 + p，T, V，nA+nB pA，T, V，nA pB，T, V，nB 某一组分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。 2、阿马格分体积定律 P19 + p，T,（VA*+VB* ） nA+nB p，T, VA* nA p，T, VB* nB 某一组分B的分体积等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总压p的条件下所占有的体积。 适用于理想气体、低压下的真实气体 §1.2 实际气体 一、几个基本概念 1、临界参数---物质的特性参数 （1）临界温度（Tc）：气体能够液化所允许的最高温度 （2）临界压力（pC） 临界温度TC时的饱和蒸气压，即液体的最大饱和蒸汽压；或称为临界温度下使气体液化所需的最低压力。 （3）临界摩尔体积（Vm,c) 临界温度和临界压力下，物质的摩尔体积。 2、临界状态和超临界流体 （1）临界状态（ TC ， PC ，Vm,c ）（P50表1.4） 特征： 气液界面消失、表面张力为零、汽化热为零、比容相同。物质呈乳浊现象。 （2）超临界状态（流体） 定义：温度、压力略高于临界点的状态。超临界流体是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态 。 特征：密度大，与液体相仿；粘度小，像气体且溶解性能好。 应用：超临界萃取 材料加工 喷涂 发泡 增塑 清洗 制备超细微粒 聚合反应介质等 性质 气体 超临界流体 液体 1 bar，15～30℃ Tc，pc Tc，4pc 15～30℃ 密度/(g/mL) (0.6~2)×10-3 0.2~0.5 0.4~0.9 0.6~1.6 黏度/ [g/(cm﹒s)] (1~3)×10-4 (1~3)×10-4 (3~9)×10-4 (0.2~3)×10-2 扩散系数/(cm2/s) 0.1~0.4 0.7×10-3 0.2×10-3 (0.2~3)×10-5 T p O B A（临界点） C 609Pa 0.0098C 2.03×108Pa 2.21×107Pa 374 ℃ （ 647K ） 水 冰 水汽 水的相图： 2、真实气体的p－V图（P49） CO2的p―V图，即CO2的等温线 48.1℃ 21.5℃ 13.1℃ 35.5℃ 32.5℃ 40 80 120 160 200