氣體
銅臭 / 2022-07-11
氣體、液體和固體是物質(zhì)最主要的三種聚集狀態(tài)。氣體是其中一種比較簡(jiǎn) 單的聚集狀態(tài)。
1.1.1理想氣體狀態(tài)方程
假設(shè)有一種氣體， 氣體分子本身體積極小， 分子之間沒(méi)有相互吸引力，這種氣體稱為理想氣體。實(shí)際上，理想氣體是不存在的。研究結(jié)果表明，在高溫、低壓條件下，氣體分子間的距離大，分子本身的體積和分子間的作用力均可以忽略，這時(shí)的氣體就可以近似看作是理想氣體。
描述氣體的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)用到體積、溫度和壓力這幾個(gè)物理量。對(duì)于理想氣體，可以用下面的公式來(lái)描述氣體的狀態(tài)
pV= nRT
該式即為理想氣體狀態(tài)方程。式中，p為氣體的壓力，單位為帕(Pa); V為氣體的體積 單位為立方米(m³); n為氣體的物質(zhì)的量，單位為摩爾(mol); T為氣體的熱力學(xué)溫度，單位為開(K): R為摩爾氣體常數(shù)，其常用值為8.314/(mol·K)。
1.1.2氣體分壓定律
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到的是氣體混合物。例如，空氣就是由氧氣、復(fù)氣、二氧化碳和稀有氣體等多種氣體組成的混合物。通常，把組成混合氣體的每-種氣體稱為混合氣體的組分氣體?；旌蠚怏w中各組分氣體的含量可以用組分氣體的分壓來(lái)表示。
在混合氣體中、某組分氣體對(duì)周圍環(huán)境施加的壓力稱為組分氣體的分壓力。它等于相同溫度下，組分氣體單獨(dú)占有與混合氣體相同體積時(shí)所具有的壓力?；旌蠚怏w的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和，這種關(guān)系稱為道爾頓分壓定律。
如果以p表示總壓力，以p表示組分氣體i的分壓力，則有以下關(guān)系式存在
式中，Pi表示i組分氣體的分壓。
如果以ni和n分別表示組分氣體和混合氣體的物質(zhì)的量，則
式中，V為混合氣體的體積，兩式相除即可以得到
式中，(ni/n)即為組分氣體i的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(摩爾分?jǐn)?shù))、可以用xi表示，則i組分氣體的分壓
Pi=xip
例1-1在容器中含有NH?、 O?和N?的混合氣體，其中含有0.24mol NH?，0. 36mol O?，1.40mol N?計(jì)算總壓力為101.3kPa時(shí)各組分氣體的分壓?
解：n=n(NH?) +n(O?) +n(N?) =0.24 +0.36+1.4 = 200mol
p(NH?) =x(NH?)p= (0.24/2) x101.3 = 12. 2kPa
p(O?) =x(O?)p= (0.36/2) x101.3 = 18.2kPa
p(N?) =x(N?)p= (1.4/2) x101.3=70. 9kPa
例1-2 298K時(shí)，在一個(gè)密團(tuán)容容中充人16g氧氣和28g氧氣，測(cè)得容器中氣體的總壓力為93kPa計(jì)算該容器的體積?兩種氣體的分壓?兩種氣體的分體積?
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