物理化学(专)

物理化学

网络教学考前辅导（专科）

2010.4

幻灯片 2

物质的pVT 关系

和热性质

幻灯片 3

一、系统及其种类

封闭系统、孤立系统

二、状态和状态函数

状态、状态函数、状态函数的基本特征

系统的状态和状态函数

幻灯片 4

三、热力学温度和物质的量物质的基本单元：

273.15C /K /+=

t T L N n /B B =热力学温度:物质的量:+

2Ca ,Ca 2

1

2+,

O 21H 22+，O,H 2O 2H 222→+…3Al(OH)3

1

，

幻灯片 5

四、强度性质和广延性质强度性质:与物质的量无关广延性质:与物质的量成正比

五、状态函数的基本假定：均相系统，0

'=W )

,,,,,(21k n n n p T V V ⋅⋅⋅=)

,,(n p T V V =多组分纯物质六、热力学平衡态的条件热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡

幻灯片 6 一、理想气体

简化的微观模型：

分子无体积、分子间无相互作用宏观表现：pV = nRT 流体的pVT 关系和气液相变

道尔顿分压定律和分容定律：

幻灯片 7

二、实际流体

压缩因子:

id

def

)/()(V V p nRT V nRT pV Z ====问题

1. 试说明压缩因子的物理意义。

2.实际气体的压缩因子不可能等于1，对吗？

3.理想气体的压缩因子总是等于1，对吗？

幻灯片 8

CO 2 的p -V 图液化的必要条件:T < T C

气液相变特征: 水平线段三、气液相变及其特征：

临界点是物质的特

性？

临界温度越高的物质越难液化？

幻灯片 9

水的相图

S

L

V

点、线、面的物理意义冰的熔点随压力升高而升高？

幻灯片 10

RT

b V V a

p =-+))((m 2

m

)(2

m V a p +：弹性碰撞

)(m b V -：自由体积

范德华气体的微观模型：

只具有吸引力的硬球

四、范德华方程

幻灯片 11

一、热和功

热(Q )：系统吸热：Q > 0；放热：Q < 0功(W )：系统得功：W > 0；做功：W < 0

体积功：⎰-=d V V

V

p W 外二、封闭系统的热力学第一定律

W Q U +=∆W Q U -

-+=d d d 热力学第一定律

适用条件？

幻灯片 12

恒容过程：恒压过程：

三、第一定律的两个重要推论—盖斯定律

四、热力学标准状态

气体：下处于理想气体状态的气态纯物质。液体和固体：下的液态和固态纯物质。

U

Q U Q V V d d ,=∆=-

H Q p ∆= ,d d def

焓⋅⋅⋅+===-

pV U H H Q p p p

幻灯片 13

理想气体的热容：

⎰=∆=d m ,T T V V T

C n U Q ⎰=∆=d m ,T T

p p T C n H

Q R C R C p V 25 ,23 : m ,m ,==

单原子R C R C p V 2

7 ,25 :m ,m

,==双原子热容

恒容变温过程：恒压变温过程：

幻灯片 14

蒸发时分子的热运

动能不变，而分子间距增大，要克服其间相互作用，需供给能量。

0 ,; ,m

vap c m

vap =∆=↓∆↑ H T T H T 标准相变焓

幻灯片 15

一、标准摩尔生成焓

最稳定的单质:H 2(g), N 2(g), O 2(g), Cl 2(g), C(石墨), S(正交硫),Hg (l), Sn(白锡), Cu (s), …二、标准摩尔燃烧焓

规定的燃烧产物：CO 2(g), H 2O (l), SO 2(g),

N 2(g), …

)(m f

H ∆)(m c H ∆标准生成焓和标准燃烧焓

幻灯片 16

三、用 m

r m c m f H H H ∆∆∆计算、)CH ()H C ()H C ()H C ()CH ()H C (4

m c 42m c 83m c 8

3m f 4m f 42m f m r H H H H H H H ∆-∆-∆=∆-∆+∆=∆

p C,25 i.g.,H C

p C,25 i.g.,H C

p C,25 i.g.,CH +

?=∆ H

幻灯片 17

一、2 mol 理想气体从300 K ，10 的初态，分别经下列各恒温膨胀过程至终态力：

p

p

p 。、、、H U W Q ∆∆Pa)

10(5= p (1)可逆膨胀；(2) 在恒定的外压下膨胀。求各过程的0=∆=∆H U J

11486ln 2

1-=-=p p nRT W J

11486=-=W Q 0=∆=∆H U J

4490)(12-=--=V V p W 外J

4490=-=W Q 解：(1) (2) 解题练习

幻灯片 18

1mol kJ 5.484-⋅－1

mol kJ 3.460-⋅－mol

K J 3.85⋅⋅= C mol K

J 3.45⋅⋅= C H ∆二、25℃时，液态物质A 的标准摩尔生成焓为，气态物质A 的标准摩尔生

成焓为。设液态和气态物质的恒压热容可视为常数，且液态物质A 的

，气态物质A 的

。求1mol 、75℃、

0.1MPa 的液态物质A 变为100℃，0.1MPa 气态物质A 时的。

幻灯片 19

−−→

−∆H

1

H ∆↓↑

∆3H −

−→−∆2

H ()()()kJ

33.23kJ 40.3J )25100(3.451kJ 2.24kJ )5.484(3.460kJ

27.4J )7525(3.851=∆+∆+∆=∆=-⨯⨯=∆=---=∆-=-⨯⨯=∆H H H H H H H 解：

75℃A (l)100℃A (g)

25℃A (g)

25℃A (l)

幻灯片 20

)g (H C mol kJ 0.1411⋅-=∆ H )g (CO 1m

f mol kJ 5.933-⋅-=∆ H O(l)H 2

1

m

f mol kJ 8.285-⋅-=∆ H →+)

g (2H )C(s,22石墨)g (H C 42 m

r H ∆的，

的，的。试求25℃时反应的。

三、已知25℃时

幻灯片 21 )

g ,H ()l ,O H (),s ()g ,CO (

H H H H ∆=∆∆=∆石墨mol kJ 4.52mol kJ )]0.1411()8.285(2)5.393(2[)

g ,H C ()l ,O H (2)g ,CO (2)g ,H C ()g ,H (2),(2)g ,H C (⋅=⋅---⨯+-⨯=∆-∆+∆=∆-∆+∆=∆ H H H H H s H H 石墨解：

幻灯片 22

理解与讨论

一、概念题

1．在使用物质的量时，必须指明物质的基本单元。（对，错）

2．实际气体分子间引力使气体的压缩因子。（增大，减小）

3．一种物质的临界温度是一定的。（对，错）4．在101325 Pa 的压力下，–5℃的冰和–5℃的水能否平衡共存？（能，不能）

幻灯片 23

W Q U +=∆U

∆)CO (C (2m f m c

H H ∆=∆，金刚石）5. 式的适用条件是：。6. 对于气体其热力学标准状态规定为。7. 在恒容绝热的系统中发生一化学反应，则该系统的0 。(>、=、<)

8. 在什么条件下，封闭系统的热力学第一定律的数学表达式变为。

9. 25℃时，式是否正确？

10.

中的是指什么？p Q H =∆RT n Q Q V p )(∆+=n ∆

幻灯片 24

11. 在理想气体混合物中，各组分的分压之比等于它们

的摩尔分数之比。（对，错）

12. 金刚石的标准摩尔燃烧焓等于石墨的标准摩尔燃烧焓。（对、错）

13.为使某气体经恒温压缩而液化，其温度必须高于临界温度。（对，错）

14. 理想气体经绝热可逆压缩后，温度。（变化，不变化）

15. 对于反应，其标准摩尔反应焓就等于的标准摩尔燃烧焓。（对，错）

幻灯片 25

O(l)H C 6

3J 11724-=V Q m c H ∆1

mol

g -⋅二、0.700 g 的液态丙酮在氧弹量热计中完

全燃烧，实验测得25℃的。试计算丙酮的摩尔燃烧焓。

丙酮的摩尔质量为58.08解：

幻灯片 26

三、右面是水的相图，试完成下面的问题：

1. 在平衡线oa 、ob 、oc 上，温度和压力间的关系服从同一关系式，试写出这个关系式；

2. 水的三相点与水的冰点的温度是否相

同？根据你的回答，分别写出二者的开尔文温度。3.相图中的oa 线不能无限延长，为什么？4.在相图上标明各相区存在的相态。

幻灯片 27

V

T H T p 相变相变∆∆=

d d 2. 不同。三相点温度：273.16K ；

冰点温度：273.15K

3. 因为在水的临界温度以上，液态水已不存在，所以oa 线应止于水的临界温度，即oa 线不能无限延长。

4.

解：1. 克-克方程

幻灯片 28

热力学定律和热力学

基本方程

幻灯片 29

一、热力学第二定律的两种表述方式：

Kelvin ：从一个热源吸热，使之

完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。

Clausius ：热从低温物体传给高温

物体而不产生其它变化是不可能的。

热力学第二定律

幻灯片 30

二、可逆过程

可逆过程是实际过程的极限，只能趋近不能达到。

提出目的：提供一个度量不可逆程度的标准。

幻灯片 31