勃质的三态 the three state of matter 物质分子的集合状态通常有三种:气态液态与固态。 气态物质亦称气体,能均勻地充满整个容器,因前气体没有固定的 形状与体积。当几种气体物质置于同一容器内时,能相互扩散成为混合 气体(气态溶液)。气体的密度较固体与液体小得多。气体的压缩性很 大,将气体的温度降低至某一限度并加大外压时(参见临界状态),气体能 液化成液体。气体的这些性质,都是由于其分子具有枓当大的平动动能 以致在容器内能作无规则的热运动以及气体分子本身伓积与气体分子间 的自由空间相比,几乎可以忽略不计而造成的。气体分子碰撞于器壁单 位面积上的力就是气体的压强〔它具有统计平均的意义)。 液态物质亦称液体,它具有一定的体积,其形状随容器的形状而 异,具流动性。外力对液体分子距离的影响甚小,献液体的压缩性较 小。液体的这些性质是由于液体分子间的距离较小,而丑有显著的作用 力,但分子间的相对堂置尚能变更所造成的,液体在其沸点以下的任何温 度,均能蒸发成蒸气,而在萁沸点讨,使能激烈地气北。 团态物质亦称固体,出于其结构质点(分、原子或离子)具有团定的 相对位置,并具有规则的排列,因而固体具有一定的形状与体积。如果结 构质点具有一定的相对位置酝作无序的排列,便称为非晶体,例如玻璃、 石腊、沥青等。由于非晶体没有一定的熔点,风而叮看是过泠液体。通 常所说固体大多是指品体而言。 玻意耳定律Boyl'slaw 英国学家玻意耳( Robert boyle,t627-1691)于1882年根据实 验总结出来一条经验定律:“在恒定的温度下,一定量气体的体积与其压 强成反比,”其关系式为 p=或pV1=p2y 式中k对于一定量的气体在一定的温度下为一常数,V1与P2分别丧示 定量气体冇内砷力p和p2下的体积。对于大多数体只是在低压 或中等忐力下能服从这个定律,压力越高,偏差越大。法国科学家路奥 特( Edme mariotte,I620-1684)于1676年也根据实捡总绩出这一规 律,故这一定律也称为玻意耳-马路奥特定律
2 蓝-吕萨克定律Gay- Lussac's law 法国科学家盖吕萨克( Joseph Louis Gay- Lussac,1778-1850) 于1802年首先发表从实验总结出来的一条经验规则:“在值定的压强下, 温度每升高1,一定量气体的体积便增加它在0℃时体积的26g·雷 诺( Regnal1t)于1847年校正为1,更准确的值应为x13,15可将上 273 述规律表述成下式 t 27315+ 273.15 273.15 上式中为一定量气体在0℃时的体积,f为该气体的摄氏温度,若以 热力学温度T表示,则T=(27315+t)K,T=23715K,上式可写成为 y=y 法国物理学家查理( Jacques Alexandre Cesar Charles,1748-1823 于1787年观察氢气空气、CO2、O2等气体的性质也得出气体的上述规 律性,因而上述定律也称为查理定律或查理-盖·吕萨克定律。 理定裨 Charles’law 参见盖-吕萨克定律。 标准情况 standard condition 又称标准状况。指温度为27315K和压力为101825Pa下的情 况。通常讲气体的密度除了特别注明外也都是指在标准情况下的密度。 标准情况与标准状态的概念不同,后者是为了计算物质的热力学函数,如 袁布斯自由能的变化值而选定的一种用于相互比较的状态。 定容温度计 Constant volume ther momet 对亍一定量的接近理想气体行为的真实气体,如氢氨……等,使其 在体积维持恒定的条件下,温度每升高t℃,其厂力便增加其0℃时的 273,公(在低压下有很好的线性变化关系)。因而可利用恒定体积下压力 的改变来测定物体的温度。这类使工作物质维持容积恒定的温度计称为
定容温斐计。气体定容温计具有较高的精密度与较的孱 定压温度计 Constant pressure ther mometer 利用物质在恒定压力下某一物理性质随温度而发生显著改变的现 象,如体积的膨胀与收縮等,而制成的温度计。例如水银温度计就是一种 定庄温度计。因气体的膨胀系数最大,一定量的接近理想气体行为的真 实气体,例如氢氦…等,在维持恒定的压力下温度每升高一度,其体 积便增加0℃时约273,15(在低压时具有很好的线性关系)。因而利用 气体作为工作物质而制成的宠压气体温度计便具有较高的精密度,且具 有较广的量程。 阿伏伽德罗定律 Avogadro'slaW 意大刘化学家河伏伽德罗( Amedeo Avogadro,17781858)于1811 年提出“在相同的温度与压力下,相司体积的各种气体均含有相等数的 分子数(或其他基本单元数)。”这一定律对实际气体只是近似地正确是 实蕨气体压力趋向于零时的极限性质 阿伏伽德罗常数 Avogadro' s number 1摩尔的任何物质所含的粒子数,称为阿伏伽德罗常数,其值为 6.022046(31)×102,通常以符号NA或L表示。这个数值可由实验测 定,它的不确定程度约为百万分之五点一。 理想气体 idear gas 又称完全气体。是一种假想的、在任何惰况下均能严格遵循联合气 体净律pR的气体。从微观上考虑,理想气体有两点不同实际 气体:(1)气体分子本身的体积可以忽略;(2)在任何情况下,理想气体的 分子之间不具相互作用。 理想气体是一个科学的抽象穊念,客观上并不存在理想气体它只能 詈作是实际气体在压力很低时的一种极限情况。但是引入理想气体这样 个概念很有用,一方面它反映了任何气体在低压下的共性,另一方面理 想气体的φ、、之间的浜系比较简单,根据理想气体公式处理冋题所
得出的一些关系式,只要适当予以修就能于气体。 完全气体 perfect9 即理想气体。 理想气体状态方程 ideal gas equation 体系的状态是由一系列的物理性质与热力学性质所确定的,但是所 有这些性质不是彼此独立无关的,描述这些性质间相互关联的数学式 称为体系的状态方程。例如可以把V写成是T、pn的涵数,郡y ∫(2,p,n,对于理想气体,其状态方程是: PV=nRT 式中p是气体的压强(常简称压力),F是体积,T是热力学温度,R是 摩尔气体常数(参见气体常数),n是气体物质的量。这个方程也适用 于混合理想气体, py=(t1+m2+n3+…)RT n,,3,…为不同气体的物质的量。对于大多数实际气体,在常温与低 压下都能适用,随着压力的增加使发生偏差,压力越大偏差越大。 状态方程 equation of state 又称物态方程,参见理想气体状态方程。 物态方程 equation of state 即状态方猩。 摩尔气体常数 molar gas constant 理想气体状态方程p=RT中的R是一个通用常数。因为它适 用于任何中、、T数值的各种气体,故也称为气体普适常数。,R的数值 随、V的单位不同而异。例如: R=9.082058(1·atm)/(ml·) =83143J/(mo]·K) 道尔顿分压定律Daon' s Faw of partial pressure 道尔d( John Dalton,1766-1844)于1801年发表“混合气体的压 强是备组分气体时分压强的总和”即:
p=p:+p2p3+…=∑ 例如压强为1p的空气符号p°代101325Pa,或1大气压),其中 氧的分压强为0.2093p°,氮的分压强为0.7809p°,以及其讵惰性气体 的分压为0.0098°组分气体的分压长强是该组分气体于同温度下单独 占据混合气体的体积时所呈现的压强,即 RT P 上式T为混合气体的热力学温度,为混合气体的体积。据道尔顿分 压定律可得出混合气体的压强与红分气本i的分压强p的关系为 piate 上式中x为组分气体i的物减的量分数(如摩尔分数) 道尔顿分压定律只适用于低压下的混合气体,对非理想气体则有显 著的偏差。 气体的分 BE partial pressur·ofg 参见道尔顿分压定律 阿马盖特分体积定律 Amagat's| aw of partial volum· 气体混合物的总体积可以看成是各组分气体的分体积的总和 Vev+p2+y3+ ∑v 组分的分体积V是在同温度同压力下,该气体组分单独存在时所占的 钵根据理想气体的公式: RT = 因为Σn=n,故可得:=ΣV4,V=x,x是组分i的摩尔分数 这个规律只适用于较高的温度或不太高的压力下的气体。 该定律是法国物理学家阿马盖特( Emile Hilaire Amagat,1840 1915)首先发表的,有时也称为阿马盖特-勒迪克定律( Amagat- Leduc's 实际气体 reaf ga 又称真实气体。一切实际存在的气体的统称。实际气体分子具有一 定的体积并且分子间存在着相互作用力。在高温低压下,实际气体的上