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傅献彩《物理化学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解试读:
第1章 气 体
1.1 复习笔记
一、气体分子动理论
1.理想气体
理想气体:在任何压力、任何温度下都符合理想气体状态方程pV=nRT的气体。
理想气体状态方程中,p为气体压力,单位是Pa;V为气体的体3积,单位是m;n为物质的量,单位是mol;T为热力学温度,单位是K;R是摩尔气体常数,。
2.气体分子动理论的基本公式(1)气体分子运动的微观模型
①气体是大量分子的集合体;
②气体分子不断地作无规则的运动,均匀分布在整个容器之中;
③分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完全弹性的。(2)气体的根均方速率
式中,u称为气体的根均方速率;。(3)气体压力和根均方速率的关系(根据气体分子动理论导出的基本方程式)
式中,p为N个分子与器壁碰撞后所产生的总效应,具有统计平均的意义;V为气体体积;m为气体质量;N为气体分子个数;u为气体的根均方速率,也是一个微观量的统计平均值。
3.压力和温度的统计概念(1)压力是大量分子集合所产生的总效应。(2)温度与大量分子的平均平动能具有函数关系,反映了大量分子无规则运动的剧烈程度。
二、摩尔气体常数(R)
各种气体在压力趋于零时,均趋于一个共同的极限值R,R为摩尔气体常数,可以利用外推法求得:。
三、理想气体的状态图
一定量的理想气体状态点在p,V,T空间坐标中可构成一个曲面,所有符合于理想气体的气体都出现在这个曲面上,且都满足关系式:,这个曲面就是理想气体的状态图,又称相图。
四、分子运动的速率分布
1.Maxwell速率分布定律
f(v)是一个与v及温度有关的函数,称为分布函数,它的意义是速率在v至v+1之间的分子在总分子中所占的分数。
2.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(1)最概然速率
或(2)分子的数学平均速率(3)三种速率的比值
五、分子平动能的分布
1.分子能量处于E~(E+dE)之间的分子占总分子中的分数
能量分布函数f(E)
2.在二维平面能量大于某定值E的分子分数1
3.在三维空间能量大于某定值E的分子分数1
六、气体分子在重力场中的分布
假定气体符合理想气体状态方程,且在涉及高度范围内温度保持不变,则气体压力、密度、单位体积内气体的分子数与高度的关系分别为
以上三个公式均称为Boltzmann(玻耳兹曼)公式。
七、分子的碰撞频率和平均自由程
1.自由程
在分子的每两次连续碰撞之间所经过的路程称为分子的自由程,用l表示。
2.平均自由程
自由程是在不断地无规则地改变着,其平均值称为平均自由程,用表示。
式中,d表示有效直径,指的是两个分子的质心碰撞时所能达到的最短距离,其数值往往略大于分子本身的直径。
3.分子的互碰频率
式中,z为单位体积中分子的互碰频率,为无量纲量;μ为折合质量;d为A,B分子的有效半径之和。AB
4.分子与器壁的碰撞频率
式中,z的单位为mol。
5.分子隙流
气体分子通过小孔向外流出称为隙流。
隙流速度
八、实际气体
1.实际气体的行为
在压力较高或温度较低时,实际气体与理想气体的偏差较大。用压缩因子(Z)衡量偏差的大小。
理想气体的,。对实际气体,若,则,表示同温、同压下,实际气体的体积大于按理想气体方程计算的结果。即实际气体的可压缩性比理想气体小。当时,情况则相反。
2.Boyle温度
若在温度T时,有,即在相当一段压力范围内,则称此温度T为Boyle温度T。B
3.van der waals方程式
试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]