文档介绍:高等化工热力学
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实际的纯物质或混合物的热力学性质,除决定于分子的本性外,还决定于分子间作用力。
流体分子内部存在吸引力和斥力。如无吸引力,
107
NH3
H2O
203
(CH3)2CO
1200
104
486
相同分子对的 B 值
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氢键
含有官能团 O-H、N-H、 S-H和X-H 的化合物,其中H原子可与另一分子的O、N、 S和F 原子以及具有π电子的芳烃结合,形成氢键,可用通用式A-H—B表示,其中A和B均为电负性较大但体积不大的原子。
氢键有饱和性与方向性,其键能为10 -1以下,比化学键(50~100) -1小得多,是弱化学作用,通常将氢键归入分子间力范畴。
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短程斥力作用
u
σ
r
re
-u*
0
如两个分子方程靠近,以至电子云重叠·,会产生很强的排斥作用。量子力学指出,这种斥力与 r 呈指数关系
为了方便,写成幂函数
式中A为正数,n为8-16,常取为12。表明排斥力为一种超短程力。
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势能函数
分子间力十分复杂,如对斥力还未有精确的表达式,对氢键还是初步探索,且分子的构型非常复杂。故不得不借助简化的势能模型。
硬球势能函数
将分子看成没有引力的硬球
u
σ
0
r
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方阱势能函数
将分子当作直径为σ并有吸引力的硬球,但吸引力仅在
起作用
u
σ
0
r
ε
σ
三个可调参数 ε,σ,
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. Sutherland 势能函数(萨日兰)
将分子视为直径为σ有吸引力的硬球,引力与r6成反比。
由此势能函数可导出van der Waals状态方程
u
σ
0
r
ε
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Lennard-Jones位能函数 (兰纳-琼斯)
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完整的位能函数应包括吸引力与排斥力两部分,
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某些分子的L-J参数
分子
由气体粘度
由第二维里系数
由气体粘度与第二维里系数综合求得
Ar
Kr
Xe
CH4
N2
C2H4
C2H6
C(CH)4
C6H6
CO2
n-C5H12
n-C7H16