101(48学时)

第四~八章 化学热力学理论在实
（印永嘉，第四版）
际中的运用
说明：物理化学课程的主要内容为化学热力学的基本理论和
实际运用，理想气体作为课程的主要研究对象在补充知识中 对其有关性质进行探讨，化学动力学的内容十分丰富，本课 程仅对其基础知识进行讨论
绪 论
• 0.3 基础化学3的基本教学安排 基础化学3
基础化学3
主讲教师：禇玉婷 chu5263821@15161943161
绪
• 0.1 什么是物理化学
化学现象与 物理现象紧 密相连
论

宏观：化学反应过程往往伴随着发光、 发热 等物理现象 微观：物质的性质及化学反应能力直接决定于 它的结构以及物质内部分子、原子及电
子的运动
物理化学
物理变化与化学变化这两种物质运动形 态既有区别、又有联系，相互渗透、相 互影响。物理化学可以看着是物理学科 向化学学科渗透形成的边缘科学
绪
• 0.1 什么是物理化学
无机化学 分析化学 化学 有机化学 物理化学
论
----研究无机物的组成、结构、性质和 无机化学反应与过程 ----测量和表征物质的组成和结构 ----研究有机化合物的来源、制备、结 构、性质、应用及有关理论 ----从化学现象与物理现象的联系去寻 找化学变化的规律，它是化学学科的理 论核心
混合气体
§0.2 理想气体混合物
• 2.4 阿马加（Amagat）分体积定律
★ 分体积：理想气体混合物物质B的分体积等于纯B 在混合物的温度及总压条件下所占有的体积 n RT VB B p ★ 分体积定律：理想气体混合物的总体积等于各组分 分体积之和
气体A 气体B 混合气体
nA
T、p
+
nB
T、p
V / T 常数(n, p一定)
L=6.022×1023mol-1
★ 阿伏加德罗（Avogadro A）定律
V / n 常数(T , p一定)
共同点：三个经验定律都是近似定律，它们在低压及高 温范围内较准确，且气体的密度越小，定律越准确
0.1理想气体状态方程
• 1.1 理想气体状态方程
（2）理想气体状态方程
4 pV nRT1 nRT2 5
5 5 T2 T1 273.15K 341.44 K 4 4
§0.2 理想气体混合物
• 2.1 混合物的组成（摩尔分数、质量分数等） • 2.2 理想气体状态方程对理想气体混合物的应用
pV nRT ( nB ) RT
B
m RT M mix
p orT
p orT
§0.3 气体的液化及临界参数
p • 3.2 液体的饱和蒸气压
（2）性质 ★ 饱和蒸气压与温度有关
T , p ; T , p
★ 饱和蒸气压与物质本性有关--饱和蒸气压是衡量液体蒸发 能力的物理量 ★ 气液平衡的移动--压力、温度的影响 ★ 沸点--液体饱和蒸气压等于外压时的温度。101.325kPa 下的沸点称正常沸点
★ 作图或列表时应用纯数，所以各物理量须除以相 应的单位
补充知识 气体的pVT关系
0.1理想气体状态方程
• 1.1 理想气体状态方程
（1）低压下真实气体的三个经验定律 ★ 波义耳（Boyle R）定律 T/K=273.15+t/℃
pV 常数(n, T 一定)
★ 盖-吕萨克（Gay J-Lussac J）定律
A B 6 12 r r
0.1理想气体状态方程
• 1.2 理想气体模型
（2）理想气体模型 分 析 思 路 极稀薄气体①分子间作用力
极小②气体占有的体积极大， 分子的体积相对极小 建立理想气体的模型须从其 定义着手，它来源于理想气 体状态方程 理想气体状态方程又由低 压下真实气体的三个经验 定律推得
补充习题：
• 请将下列两题做到作业本上： • 1，求C2H4在150℃,100MPa下的密度，其 中C2H4 看成是理想气体 • 2，一个2.80dm3的容器中，有0.174gH2(g) 和1.344gN2(g),求容器中各气体的摩尔分数 及0℃各气体的分压力。
• 0.5 讲授物理化学的几点感触
（1）从事物理化学教学许多年，把课讲好是应该的，而讲不好是 万万不该的。 （2）教学是教师和学生的双方过程，教师和学生互为教和学的催 化剂，期望能产生良性互动。 （3）在物理化学学习中叹服先人的智慧，领悟科学理论和科学精 神的魅力。
主 要 参 考 资 料

《物理化学》（第四版），傅献彩等编，高教出版社 《物理化学》（第四版），胡 英主编，高教出版社 《物理化学解题指南》，李文斌主编，天津大学出版社 《物理化学习题精解》（上、下册），王文清等编，科 学出版社 《物理化学练习500例》，李国珍编，高教出版社 《物理化学辅导与练习》，朱雪梅等编，中国矿大出版社
（4）多媒体教学建议大家以听课为主，选择重要的内容（如重要 概念和公式、课堂讲授的例题和思考题等）适当做一些笔记，以便同 学们课后复习
绪
论
• 0.4 物理化学的学习方法及要求
（5）物理化学单元讨论：推荐部分同学在讨论课上走上讲台利用 多媒体（PPT）交流学习物理化学的阶段经验和收获。暂定本学期举 办两次，第一次由（1）班策划组织，时间在热力学第一定律结束后； 第二次由（2）班策划组织，时间在多组分系统热力学结束后，具体 责任人为各班班长和课代表。讨论课精彩点：发动组织早、内容准备 充分、参与面广泛、课堂效果好。

绪论、 补充知 识） 第一章 （含习 题课） 14学时 第二章 （含习 题课） 12学时 第四章 6学时 第八章 6学时 第九章
（ 48 学 时 ）
2学时
（含习 题课）
8学时
绪
论
• 0.4 物理化学的学习方法及要求
（1）准确理解每一个基本概念、名词、术语的含义，反复体会它 们的定义以及建立定义的条件，要善于将基本概念归类、对比，从而 加深对它们的理解和认识 （2）本课程公式较多，但大多数都比较简单，且相互之间都有一 定的联系，因此，首先要弄懂、弄通最基本的公式。物理化学中的许 多公式都有严格的使用条件，如果不分场合地滥用，必然会导致错误 的结果。因此，掌握公式的使用条件和记住公式本身同等重要 （3）习题是培养大家独立思考和训练运用所学理论解决实际问题 能力的重要环节，只听课、不认真做习题是绝对不可能学好物理化学 的。希望大家在听讲例题和做习题时，重视解题的分析过程，最好在 解一些复杂题目时，写出分析思路
经验定律只有对无限稀薄 状态（高温、低压）下的 真实气体才是准确的
理想气体模型：
★ 分子之间无相互作用力
★ 分子本身不占体积
例题：带旋塞的容器中，装有一定量的0℃、压力为大气压力 的空气。在恒压下将其加热，同时拧开旋塞。现要求 将容器内的空气减少1/5，问需要将容器加热到多少 度？（设容器中气体温度均匀） 分析：理想气体状态方程用于恒压、恒容过程的计算，过程中 的变化量是物质的量（已知）和温度（待求） 解题： 在加热过程中由于空气不断排出，且与大气相通，故 容器内空气的 p、V皆不变。空气物质的量减少1/5还 应剩余4/5。故
• 0.2 物理化学的主要研究内容
化学热力学--研究化学反应的方向和限度，是变化的可能性。 具体讨论在指定条件下的化学反应能否进行，向什么 方向进行，进行到什么程度为止（达到平衡），以及 外界条件的变化对化学反应的方向及平衡有什么影响 化学动力学--研究化学反应的机理和速率，是变化的现实性问题。 主要研究化学反应的快慢，反应的中间历程（机理）， 外界条件（浓度、温度、催化剂）对反应速率的影响 物质结构----研究物质的微观结构与其性质的关系。 要深刻理解物理化学现象的本质，必须深入物质的内 部，了解其微观结构。（另开设课程：结构化学）



绪
• 0.5 物理量的表示及运算
（1）物理量的表示
论
P 1atm
物理量 数值 单位
（2）对数中的物理量
简写成 ln( A / A) ln A
（3）物理量运算注意点
★ 只能将量纲相同的量用加、减号或相等号相联结
C p ,m 5.8 75.5 103 (T / K ) 17.9 106 (T / K )2 J mol 1 K 1
物 理 化 学

绪
论
物理化学的建立与发展
★ 十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化定律。俄 国科学家罗蒙诺索夫最早使用“物理化学”这一术语。
★ 十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald（1853 ～1932）和荷兰科学家J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办
了第一本“物理化学杂志”（德文）。
→
(nA+ nB)
T、p
V* A
V* B
V= V*A+ V*B
§0.3 真实气体的液化及临界参数
• 3.1 真实气体的液化
真实气体的液化是说明 真实气体分子之间存在引力 的一个显著的事实，只要施 以足够大的压力，任何真实 气体都可以凝聚成液体
• 3.2 液体的饱和蒸气压 p

（1）定义--一定温度下液体与 其蒸气平衡共存时液体上方蒸气 的压力。平衡共存的蒸气和液体 分别称饱和蒸气及饱和液体
8.314510 J mol 1 K 1 式中R称摩尔气体常数， 其值可由实验数据通过 R 0.082057atm l mol 1 K 1 外推法求得，R的数值随 1.987cal mol 1 K 1 着选用的单位不同而异
pV nRT
★ 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不断 涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学， 电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化学动力学，催 化作用，量子化学和结构化学等。