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1、化工热力学化工热力学 1 2.2 2.2 状态方程状态方程 气体的非理想性及气体的非理想性及立方型状态方程立方型状态方程 P-V-T变化可引起物质状态、性质变化变化可引起物质状态、性质变化 最软的石墨在高温高压下可变成坚硬璀璨的金刚石 101.325kpa下，-191下的空气会变为液体，-213下的空气则变为坚硬的固体 会发光且坚硬如刚的水 学习目标：学习目标：气体的非理想性 立方型状态方程 多参数状态方程 3 4 什么是什么是EOS状态方程？状态方程？f(P,V,T)=0 状态方程状态方程 Equation of State(EOS)理想气体理想气体EOS：PV=RT （nmol）;理想气体
2、：分子间的相互作用力可忽略不计；理想气体：分子间的相互作用力可忽略不计；气体分子本身的体积可忽略不计。气体分子本身的体积可忽略不计。立方型状态方程：立方型状态方程：用摩尔体积用摩尔体积V的三次多项式表示的状态方程的三次多项式表示的状态方程 5 如何获得真实气体的如何获得真实气体的EOSEOS？1.1.气体的非理想性气体的非理想性 6 如何获得真实气体的如何获得真实气体的EOSEOS？分子间存在引力分子间存在引力 分子本身有体积分子本身有体积 RTpVppRTVVpRTpV(1)体积修正项体积修正项 b是有效分子体积是有效分子体积 为斥力参数为斥力参数(2)分子间力的修正项分子间力的修正项 a为
3、引力参数。为引力参数。2VabVRTP 范德华方程范德华方程 2 立方型状态方程立方型状态方程 化工热力学处理问题的方法化工热力学处理问题的方法 如何由理想气体状态方程得到真实气体状态方程？如何由简单复杂简单 化工热力学处理问题思路：“校正”的思想 在理想体系的基础上校正 7 8 把把van der Waalsvan der Waals方程代入上述条件，即可得方程代入上述条件，即可得 0)(,0)(22 ccTTVpVp06)(2)(02)()(432232 cccTccTVabVRTVpVabVRTVpccccPTRa226427 ccPRTb81 vdW常数常常数常用形式用形式 范德华方程
4、是范德华方程是第第一个一个有实用意义有实用意义的状态方程，的状态方程，19101910年年范德华获范德华获诺贝尔奖诺贝尔奖。9 van der Waals出身贫苦，中学时代一度辍学出身贫苦，中学时代一度辍学在印刷厂当学徒工，后在小学和中学教书，由在印刷厂当学徒工，后在小学和中学教书，由于不懂古典语言失去报考大学资格。他以顽强于不懂古典语言失去报考大学资格。他以顽强的自学精神感动了莱顿大学的教授们，而被破的自学精神感动了莱顿大学的教授们，而被破例获准旁听课程和进实验室实验。例获准旁听课程和进实验室实验。1873 年年van der Waals获博士学位，其博士论文以获博士学位，其博士论文以“论气
5、态“论气态和液态的连续性”为题将和液态的连续性”为题将 van der Waals方程公方程公布于世。布于世。范德华与诺贝尔奖范德华与诺贝尔奖 10 1873年，年，Van der Waals的论文很快就受的论文很快就受到著名物理学家到著名物理学家Maxwell的重视。的重视。Maxwell在在 自然自然杂志上评述了杂志上评述了 Van der Waals 的工的工作，并且断言作，并且断言 “Van der Waals的名字将很的名字将很快出现在第一流分子科学家的名单中。快出现在第一流分子科学家的名单中。”从从而使这位年轻人用荷兰文撰写的论文很快为而使这位年轻人用荷兰文撰写的论文很快为物理学界
6、所知晓。物理学界所知晓。范德华与诺贝尔奖范德华与诺贝尔奖 11 由于由于van der Waals做做 出的卓绝且具深远影响的出的卓绝且具深远影响的 贡献，瑞典皇家科学院于贡献，瑞典皇家科学院于 1910年将诺贝尔物理学奖年将诺贝尔物理学奖 授予了他，时年授予了他，时年van der Waals 73岁。此后，他和岁。此后，他和 他的弟子一直在该领域寻他的弟子一直在该领域寻 找着新的契机，追求着更找着新的契机，追求着更 新的进步。新的进步。范德华与诺贝尔奖范德华与诺贝尔奖 12 RK方程方程 PR方程方程 PT方程方程 范德华方程的改进范德华方程的改进 1/2RTaPVbTV Vb bVbbVVabVRTP