等稳压缩率

㈠ 等温压缩率是什么

就是指波意尔—马略特定律，
玻义耳－马略特定律反映气体的体积随压强改变而改变的规律。对于一定质量的气体，在其温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，其压强P与它的体积V的乘积为一常量

㈡ 凝聚态的物理结构

凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展，目前已形成了比固体物理学更广泛更深入的理论体系。特别是八十年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、 磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许 多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物 理与团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。凝聚态物理学正处在枝繁叶茂的兴旺时期。并且，由于凝聚态物理的基础性研 究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。二十世纪八十年代后凝聚态物理学的研究成果、研究方法和技术日益向相邻学科渗透、扩展，有力的促进了诸如化学、物理、生物物理和地球物理等交叉学科的发展。液体和固体两种凝聚态，其体积随压力和温度的变化均较小，即等温压缩率和体膨胀系数都较小，故在通常的物理化学计算中常忽略其体积随压力和温度的变化。

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第一章 气体的pVT性质
1.1 物质的体膨胀系数 与等温压缩率的定义如下
试推出理想气体的， 与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程
1.5 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其
中的一个球加热到 100 °C，另一个球则维持 0 °C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器
内空气的压力。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
标准状态：
因此，
1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想
气体。
（1） 保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本 身的体积可忽略不计，试
求两种气体混合后的压力。
（2） 隔板抽取前后，H2及N2的 摩尔体积是否相同？
（3） 隔板抽取后，混合气体中H2及N2的 分压立之比以及它们的分体积各为若干？
解： （1）等温混合后
即在上述条件下混合，系统的压力认为。
（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？
（3）根据分体积的定义
对于分压
1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行
置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排 出直至恢
复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。
设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数
为，则， 。重复上面的过程，第n
次充氮气后，系统 的摩尔分数为
，
因此
。
1.13 今有0 °C，40.530 kPa的N2气 体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算
其摩尔体积。实验值为。
解：用理想气体状态方程计算
用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七）
，用MatLab fzero函数 求得该方程的解为
也可以用直接迭代法， ，取初值
，迭代十次结果
1.16 25 °C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱
和蒸气 压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 °C，使部分水蒸气凝结为水。试求
每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量。已 知25 °C及10 °C时水的饱和蒸气
压分别为3.17 kPa及1.23 kPa。
解：该过程图示如下
设系统为理想气体混合物，则
1.17 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于300 K条件下大平衡时，容器
内压力为101.325 kPa。若 把该容器移至373.15 K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应
有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300 K时水的饱和蒸气压
为3.567 kPa。
解：

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我有，留你邮箱发。
给你个预览你看是不是这个：

第一章气体的 pVT 性质
1.1 物质的体膨胀系数 与等温压缩率的定义如下
试推出理想气体的， 与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程
1.5 两个容积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空
气。若将其中的一个球加热到 100 .C，另一个球则维持 0 .C，忽略连接细管中
气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相
同。
标准状态：
因此，
1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均
可视为理想气体。
（1） 保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，
试
求两种气体混合后的压力。
（2） 隔板抽取前后，H2 及N2 的摩尔体积是否相同？
（3） 隔板抽取后，混合气体中 H2 及N2 的分压立之比以及它们的分体积各为若
干？
解：（1）等温混合后
即在上述条件下混合，系统的压力认为。
（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？
（3）根据分体积的定义
、对于分压
1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度
的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4 倍于空气的压力，尔后将釜内
混合气体排出直至恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体
含氧的摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不
变。
设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中
氧的摩尔分数为，则， 。重复
上面的过程，第n 次充氮气后，系统的摩尔分数为
，
因此
。
1.13 今有0 .C，40.530 kPa 的N2 气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals
方程计算其摩尔体积。实验值为。
解：用理想气体状态方程计算
、、用van der Waals 计算，查表得知，对于N2 气（附录七）
，用MatLab fzero 函数求得该方程的解为
也可以用直接迭代法， ，取初值
，迭代十次结果
1.16 25 .C 时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为
同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 .C，
使部分水蒸气凝结为水。试求每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的
量。已知25 .C 及10 .C 时水的饱和蒸气压分别为3.17 kPa 及1.23 kPa。
解：该过程图示如下
设系统为理想气体混合物，
则
1.17 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于300 K 条件下大
平衡时，容器内压力为101.325 kPa。若把该容器移至373.15 K 的沸水中，试
求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任
何体积变化。300 K 时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。
解：将气相看作理想气体，在300 K 时空气的分压为
由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15 K 时空气的分
压为
由于容器中始终有水存在，在373.15 K 时，水的饱和蒸气压为
101.325 kPa，系统中水蒸气的分压为101.325 kPa，所以系统的总压

㈤ 如何通过纯净物的等温压缩系数和等压膨胀系数计算相对压强系数

由全微分公式计算。
利用公式：Cp－CV=TVα2／β求解。
体积膨胀系数（又名体胀系数）是指当物体温度改变1摄氏度时，其体积的变化和它在0℃时体积之比，常用符号α表示。压强系数是在热力学学中表示体积不变时，单位温度下物体压强对温度的变化率。经常与体胀系数a和等温压缩系数联系k在一起。在体积不变的情况下，单位温度变化所引起的压强的相对变化，既是当物体温度改变1摄氏度时，其压强的变化和它在0℃时压强之比，叫做“（相对）压强系数”。符号用β表示。设在0℃时物质的压强为P0，在t℃时的体积为P，则有P=P0×（1+βt），既热力学中的查理定律。

㈥ 水的蒸汽压和相图

一般是横坐标为温度t,纵坐标为饱和蒸汽压p。
在零度以下，固液转换压力P随温度t的增大而呈抛物线下降，而固气升华P则随温度t上升。到零度后，气体饱和P随t的增大而上升，P的整条曲线形状如英文字母y。字母上面的区域为水相区，左下面为冰的相区，右下面为汽的相区。

另外：水的相图中，汽水相区的分界线就是你说的“水的饱和蒸汽压随温度变化的曲线”

㈦ 水的新发现是什么

日本理化学研究所和瑞典斯德哥尔摩大学的研究小组利用日本X射线自由电子激光设施的激光器SACLA，成功捕捉到过冷状态水（H2O）的结构，验证了水存在液—液相变的临界点，并能在两种液相间转变。

生命离不开水，但人们对水的理解尚不完善。水在温度降低时的密度、热容量、等温压缩率等热力学的特征变化与其他液体呈相反状态，由此引发了对水的热力学特征的长期争论，出现了各种假说。其中一种假说认为，液态水具有密度不同的两个相（物态），并在两个相之间摇摆。但是水在温度下降到接近0℃时（过冷状态），状态不稳，会很快结冰，因此迄今为止验证该假说极为困难。

联合研究小组利用SACLA对过冷状态的水滴进行照射，分析了水的结构。SACLA的脉冲宽度为非常短的飞秒级，可以在冷却水结冰之前对各个时段的变化进行测量。研究小组获得了水在各种温度下的数据，通过分析被水滴散射的X射线得到了水的结构，并调查了水冷却时等温压缩率的上升情况。结果发现，等温压缩率在-44℃时为最大，低于此温度时发生反转；把水中的氢原子（H）置换成重氢原子（D）的重水（D2O），等温压缩率温度为-40℃。这些发现表明，水存在液—液相变的临界点，这种相转移影响原子核的量子效应。