實際氣體 - 维基百科,自由的百科全书
热力学 |
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在研究气体时,现实情况下气体分子间的相互作用力不能忽略时,气体状态方程则会偏离与压力,密度和温度的线性关系,在应用理想气体的理论时会引起一定的偏差。与理想气体相对,称为实际气体或真實氣體。
模型
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Real_Gas_Isotherms.svg/400px-Real_Gas_Isotherms.svg.png)
深蓝线 – 临界温度以下的等温线
绿色区域 – 亚稳态
F点左侧区域 – 普通液体
点F – 沸点
线段FG – 液气平衡
FA区域 – 过热液体
CG区域– 过冷气体
点G – 露点
G点右侧区域 – 普通气体
红线 – 临界等温线
点K – 临界点
浅蓝线 – 超临界等温线
范德华(van der Waals)模型
[编辑]
对于上式,a是同分子引力有关的常数,b是同分子自身体积有关的常数,统称为范德华常数,Vm为气体的摩尔体积,p是气体的压强,V是气体的体积,T为热力学温度,R=8.314J·mol-1·K-1
雷德利希-邝氏(Redlich–Kwong)模型
[编辑]雷德利希-邝氏方程是另一个实际气体二元方程。比 范德华方程更精确,同时比大多数多元实际气体方程精确。
- 为常数,用于修正分子间引力;
- 为常数,用于修正体积。
注意这里的常数a,b与范德华方程中的不同。
贝特罗(Berthelot)模型
[编辑]贝特罗方程[1]极少使用。
修正式更为精确:
狄特里奇(Dieterici)模型
[编辑]狄特里奇方程近年来亦很少使用。 .
克劳修斯模型(Clausius)
[编辑]克劳修斯方程是非常简洁的三元实际气体方程。
其中
维里(Virial) 模型
[编辑]维里方程
或
其中 A, B, C, A′, B′, C′ 是温度依赖常数。
Wohl 模型
[编辑]其中
- .
Beattie–Bridgman 模型
[编辑]其中
这个方程在密度0.8 ρcr以下时较为精确, 其中 ρcr是物质的临界点密度。 方程中的常数如下表所列: P的单位是kPa, V的单位是, R=8.314[3]
气体 | A0 | a | B0 | b | c |
---|---|---|---|---|---|
空气 | 131.8441 | 0.01931 | 0.04611 | -0.001101 | 4.34×10^4 |
氩气, Ar | 130.7802 | 0.02328 | 0.03931 | 0.0 | 5.99×10^4 |
二氧化碳, CO2 | 507.2836 | 0.07132 | 0.10476 | 0.07235 | 6.60×10^5 |
氦气, He | 2.1886 | 0.05984 | 0.01400 | 0.0 | 40 |
氢气, H2 | 20.0117 | -0.00506 | 0.02096 | -0.04359 | 504 |
氮气, N2 | 136.2315 | 0.02617 | 0.05046 | -0.00691 | 4.20×10^4 |
氧气, O2 | 151.0857 | 0.02562 | 0.04624 | 0.004208 | 4.80×10^4 |
Benedict–Webb–Rubin 模型
[编辑]BWR方程
其中d是摩尔密度; a, b, c, A, B, C, α, γ 是经验常数。
常见气体之范德华常数表
[编辑]气体 | a/m6·Pa·mol-2 | b/m3·mol-1 |
---|---|---|
He | 3.44×10-3 | 2.37×10-5 |
H2 | 2.47×10-2 | 2.66×10-5 |
NO | 1.35×10-1 | 2.79×10-5 |
O2 | 1.38×10-1 | 3.18×10-5 |
N2 | 1.41×10-1 | 3.91×10-5 |
CO | 1.51×10-1 | 3.99×10-5 |
CH4 | 2.28×10-1 | 4.28×10-5 |
CO2 | 3.64×10-1 | 4.37×10-5 |
NCl | 3.72×10-1 | 4.27×10-5 |
NH3 | 4.22×10-1 | 3.71×10-5 |
C2H2 | 4.45×10-1 | 5.14×10-5 |
C2H4 | 4.53×10-1 | 5.71×10-5 |
NO2 | 5.35×10-1 | 4.42×10-5 |
H2O | 5.53×10-1 | 3.05×10-5 |
C2H6 | 5.56×10-1 | 6.38×10-5 |
Cl2 | 6.57×10-1 | 5.62×10-5 |
SO2 | 6.80×10-1 | 5.64×10-5 |
C6H6 | 1.82 | 1.154×10-4 |
参看
[编辑]參考資料
[编辑]- ^ D. Berthelot in Travaux et Mémoires du Bureau international des Poids et Mesures – Tome XIII (Paris: Gauthier-Villars, 1907)
- ^ Peng, D. Y., and Robinson, D. B. (1976). "A New Two-Constant Equation of State". Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals 15: 59–64. doi:10.1021/i160057a011.
- ^ Gordan J. Van Wylen and Richard E. Sonntage, Fundamental of Classical Thermodynamics, 3rd ed, New York, John Wiley & Sons, 1986 P46 table 3.3
- 曹锡章宋天佑等. 无机化学. 高等教育出版社. 1994: 22–25.
- An introduction to thermodynamics by Y. V. C. Rao