實際氣體
在研究氣體時,現實情況下氣體分子間的相互作用力不能忽略時,氣體狀態方程則會偏離與壓力,密度和溫度的線性關係,在應用理想氣體的理論時會引起一定的偏差。與理想氣體相對,稱為實際氣體或真實氣體。
模型
編輯深藍線 – 臨界溫度以下的等溫線
綠色區域 – 亞穩態
F點左側區域 – 普通液體
點F – 沸點
線段FG – 液氣平衡
FA區域 – 過熱液體
CG區域– 過冷氣體
點G – 露點
G點右側區域 – 普通氣體
紅線 – 臨界等溫線
點K – 臨界點
淺藍線 – 超臨界等溫線
范德華(van der Waals)模型
編輯
對於上式,a是同分子引力有關的常數,b是同分子自身體積有關的常數,統稱為范德華常數,Vm為氣體的摩爾體積,p是氣體的壓強,V是氣體的體積,T為熱力學溫度,R=8.314J·mol-1·K-1
雷德利希-鄺氏(Redlich–Kwong)模型
編輯雷德利希-鄺氏方程是另一個實際氣體二元方程。比 范德華方程更精確,同時比大多數多元實際氣體方程精確。
- 為常數,用於修正分子間引力;
- 為常數,用於修正體積。
注意這裏的常數a,b與范德華方程中的不同。
貝特羅(Berthelot)模型
編輯貝特羅方程[1]極少使用。
修正式更為精確:
狄特里奇(Dieterici)模型
編輯狄特里奇方程近年來亦很少使用。 .
克勞修斯模型(Clausius)
編輯克勞修斯方程是非常簡潔的三元實際氣體方程。
其中
維里(Virial) 模型
編輯維里方程
或
其中 A, B, C, A′, B′, C′ 是溫度依賴常數。
Wohl 模型
編輯其中
- .
Beattie–Bridgman 模型
編輯其中
這個方程在密度0.8 ρcr以下時較為精確, 其中 ρcr是物質的臨界點密度。 方程中的常數如下表所列: P的單位是kPa, V的單位是 , R=8.314 [3]
氣體 | A0 | a | B0 | b | c |
---|---|---|---|---|---|
空氣 | 131.8441 | 0.01931 | 0.04611 | -0.001101 | 4.34×10^4 |
氬氣, 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 |
氦氣, He | 2.1886 | 0.05984 | 0.01400 | 0.0 | 40 |
氫氣, H2 | 20.0117 | -0.00506 | 0.02096 | -0.04359 | 504 |
氮氣, N2 | 136.2315 | 0.02617 | 0.05046 | -0.00691 | 4.20×10^4 |
氧氣, O2 | 151.0857 | 0.02562 | 0.04624 | 0.004208 | 4.80×10^4 |
Benedict–Webb–Rubin 模型
編輯BWR方程
其中d是摩爾密度; a, b, c, A, B, C, α, γ 是經驗常數。
常見氣體之范德華常數表
編輯氣體 | 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 |
參看
編輯參考資料
編輯- ^ 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
- 曹錫章宋天佑等. 无机化学. 高等教育出版社. 1994: 22–25.
- An introduction to thermodynamics by Y. V. C. Rao