人们又先后发现了被称为物质第四态的等离子体 , 以及物质的第五态即物质在超高压、超高温条件下的状态。此外，还有超导态、超流态等。

第一章气体的PVT关系 物质的聚集状态通常可分为气体、液体和固体三种。气体与液体称为流体；液体和固体称为凝聚态。人们又先后发现了被称为物质第四态的等离子体, 以及物质的第五态即物质在超高压、超高温条件下的状态。此外，还有超导态、超流态等。

在气、固、液三种状态中，气体结构最为简单, 并已建立了气体分子的微观运动模型, 从理论高度研究了气体分子运动的基本规律。

1.1理想气体状态方程 一.低压下气体变化的经验定律 1.波义尔—马里奥特（Boyle —Marriotte）定律:PV=常数 2.盖—吕萨克（Gay—Lussac）定律 : V/T=常数 3.阿伏加德罗（Avogadro A）定律: V/n=常数

二.理想气体状态方程及理想气体 1.理想气体状态方程 PV=nRT 或 PV=(m/M)RT 理想气体状态方程是在研究低压下气体的变化行为时得到的

理想气体的微观模型： 理想气体是一群分子间无相互作用力的质点。在任何温度、压力下均服从理想气体状态方程的气体称为理想气体。理想气体并不存在，它只是一个科学的抽象概念。一般把低于几千个千帕压力下的气体作为理想气体处理。

3. 摩尔气体常数（a）某气体在不同温度下的实验结果

（b）在同一温度下不同气体的实验结果

二.理想气体混合物 1. 理想气体状态方程对理想气体混合物的应用理想气体混合物的状态方程为或

混合物摩尔质量的定义 2. 道尔顿分压定律分压力的数学定义为 —混合气体中某一组分B的分压； P —混合气体中的总压； —混合气体中某一组分B的摩尔分数.

因为 ,所以各种气体的分压之和等于总压，即对于理想气体混合物，可得

即理想气体混合物中某一组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度及总体积的条件下所具有的压力。即理想气体混合物中某一组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度及总体积的条件下所具有的压力。混合气体的总压等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下所产生压力的总和，这便是道尔顿（Dalton）分压定律或分压定律。

3. 阿马加定律 理想气体混合物的总体积V为各组分分体积 VB之和，数学表达式为其中

三.真实气体状态方程 1. 真实气体对理想气体的偏差（1）随P的增加而单调增加, （2）随P的增加，开始变化很小，然后增加 , （3）随P的增加，开始先下降，然后再上升。

（a）温度为T时不同气体的曲线 （b）不同温度下N2的 p p 图1-3不同气体在同一温度和同一气体在不同温度下的曲线

图中温度为的曲线中，随 的改变在开始时变化不大，在相当一段压力范围内，基本趋向于水平线，近似符合理想气体状态方程。这个温度称为波义尔温度，用表示，任何气体都有自身的波义尔温度。在波义尔温度下，当压力趋于零时，等温线的斜率为零，即

2.范德华方程 真实气体的状态方程至少有200种以上。一般可分为两类：一类是根据物质的结构，在一定的物理模型基础上导出的半经验状态方程，其特点是物理意义明确、且具有一定的普遍性；另一类是纯经验状态方程。

我们从理想气体与真实气体的差别出发，用硬球模型处理真实气体。我们从理想气体与真实气体的差别出发，用硬球模型处理真实气体。理想气体的摩尔体积Vm是每摩尔气体分子自由活动的空间, 由于真实气体分子本身占有体积，所以每摩尔气体分子的自由活动空间应小于理想气体的摩尔体积Vm。为(Vm–b)

所以,真实气体经过摩尔体积修正后的状态方程为 理想气体的压力是在气体分子间无相互作用条件时施加在单位面积器壁上的力而真实气体由于分子间引力的存在，使得气体分子施加在单位面积器壁上的力要小于理想气体

所以其中 1mol气体的范德华方程

真实气体当压力P趋近于零时，摩尔体积Vm趋近于无穷大，此时范德华方程还原为理想气体状态方程。人们常常把任何温度、压力条件下均服从范德华方程的气体称作范德华气体。

3. 维里方程 当压力趋近于零时，摩尔体积Vm趋近于无穷大，维里方程同样可还原为理想气体状态方程。

4.普遍化真实气体状态方程—压缩因子 当Z＞1时，真实气体比理想气体难于压缩，当Z＜1时，真实气体比理想气体容易压缩，所以将Z称为压缩因子。

四.气体的液化及临界参数 1. 液体的饱和蒸气压当温度一定时，在一定体积的密闭真空容器中，某一物质的气体和液体处于气液平衡状态时的气体称为饱和蒸气，液体则称为饱和液体，气体所对应的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。

将101.325 KPa外压下的沸点称为正常沸点 如水的正常沸点为373.15K 乙醇的正常沸点为351.55K 外压为100 KPa时的沸点称为标准沸点如水的标准沸点为372.75K

2. 真实气体的等温线与液化

C点称为临界点，它所对应的温度、压力、摩尔体积称为临界温度、临界压力 、临界摩尔体积。所谓临界温度是指气体能够通过加压液化的最高温度，在此温度之上，无论加多大的压力，气体都不能液化。在临界温度时，使气体液化所需的最小压力称为临界压力。而在临界温度、临界压力时所对应的摩尔体积称为临界摩尔体积。

在临界点时

3. 临界参数 临界温度、临界压力、临界摩尔体积统称为临界参数临界参数是物质的特性参数。

五.压缩因子图 1.对应状态原理各种真实气体有不同的性质，但它们在临界点处有一个共同性质: 即气液不分。将气体实际所处的分别除以相应的临界参数,得

对比温度 对比压力对比体积对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数。

对于氢气、氦气、氖气，对比压力和对比温度应分别用下列公式计算

2. 普遍化压缩因子图 把对比状态参数的表达式引入压缩因子的定义式可得 = 前已证明，所有范德华气体的临界压缩因子都等于0.375。依据对应状态原理，处在相同对应状态的气体，必然具有相同的压缩因子。

将 Z表示为两个对比参数的函数，通常选取 为变量

（1）在任何对比温度下，当时， ；（2）而在Z相同时，越大，偏离1的程度越小，这说明低压或高温下的气体更接近理想气体。（3） 1时，曲线均中断于某一点，这是因为 1的真实气体升压到饱和蒸气压时会液化。（4）在不太高时，大多数曲线随的增加先下降后上升，经历一个最低点。

人们又先后发现了被称为物质第四态的 等离子体 , 以及物质的第五态即物质在 超高压、超高温条件下的状态。 此外，还有 超导态、超流态 等。