第2章　氣體

本章基本要求

2-1　了解氣體分子運動理論，理解壓力和溫度的統計含義。

2-2　掌握理想氣體的狀態方程、道爾頓定律、阿馬格定律，了解理想氣體的微觀模型。

2-3　掌握實際氣體狀態范德華方程、壓縮因子的有關計算，了解實際氣體其他的狀態方程表達式。

2-4　了解實際氣體的液化與臨界性質，了解對應狀態原理與普遍化壓縮因子圖。

物質是由大量物理和化學性質相同的粒子（particle）組成的，如分子（molecule）、原子（atom）、離子（ion）往往是組成物質的粒子，物質的宏觀性質是其微觀粒子行為的宏觀反映。因此，研究物質體系微觀粒子的行為對于物質性質的認識有著十分重要的意義。有限微觀粒子的結構與行為的研究已經成為物理化學的一個獨立分支學科——結構化學。通過經典技術方法研究大量粒子的行為揭示體系宏觀現象的運動規律是基礎物理化學的經典內容——化學熱力學和化學動力學。

在自然界中，按照組成物質的粒子之間的距離不同，可以把物質分為：氣態、液態、固態，對應著我們經常面對的研究對象：氣體、液體、固體。一般地，同種粒子組成的物質氣態時粒子間的距離最大，液態次之，固態最?。ㄒ灿蟹闯?，如水的不同狀態）。由于研究對象選擇的不同，會形成不同的研究方向或學科，如目前隨著材料科學發展而興起了固態物理化學。

歷史經驗與生活常識都表明，由簡到繁是科學的認識規律，我們在本課程中同樣遵從這一規律。在這三態中，氣體最為簡單，人們認識得也最清楚，氣體模型也更有利于我們認識物質分子的運動規律，因此，我們的學習首先從認識氣體的規律開始，其中，氣體中最簡單是理想氣體，故理想氣體是我們首先要認識的對象。本章主要介紹氣體的運動規律，隨著學習的不斷深入，在后面的章節中介紹液體、固體及三態混合體系的運動規律。

致學生：

由簡到繁可以看作是一種普遍的方法、定律，其適用范圍比任一物理定律都廣泛，高度重視并自覺應用它，將使你受益終生。

便于與經典理論表述一致，我們把組成物質的性質相同的微觀粒子稱為分子。在大量分子組成的宏觀體系中，一個基本的理論假設是分子運動論，即：物質是由不停地運動著的分子所組成的，溫度是分子平均平動動能大小的標志；氣體體系中大量氣體分子對容器器壁的碰撞而產生對容器壁的壓強。

思考：

2-1　社會體系的行為是否也表現出自然體系中的微觀粒子的行為規律呢？

由分子運動論得出的體系分子的性質主要有三點：

①一切物體都是由大量分子構成的，分子之間有空隙。

②分子處于不停息地、無規則運動狀態，這種運動稱為熱運動。

③分子間存在著相互作用的引力和斥力。當分子間的作用力很小至可以忽略不計時，該氣體則可看作是理想氣體。

讓我們一起跟隨科學前輩們的前期研究發現來認識物質在氣體狀態下的運動規律。