化学热力学PPT课件

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PB

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nA
nB
RT

n
RT
PA P

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Hale Waihona Puke Baidu
PA

P
nA n
PB P

nB n

PB

P nB n
V
V

Pi P ni n
即：组分气体的分压等于总压与该组分气体的 摩尔分数的乘积。 分子作用的对等性。
1.1.3 气体扩散定律
气体具有完全相互混合的性质，气体之间可以相互扩散， 而扩散速率与气体的摩尔质量有关，1831年，英国物理学家 格拉罕姆提出气体扩散定律：同温同压下，某气体的扩散速 率与其密度的平方根成反比。
ui
1
i
或
uA B
uB
A
而同温同压下气体的密度与其相对分子量M成正比。
MP
RT
（ PV=nRT=m/M RT ）
uA MB
uB
MA
自然界中的铀主要是U-238、U-235和U-234， 其中U-238含量占99.27%，U-235占0.72%， U-234占0.005%，还有其他铀同位素。但用 于核反应堆和核武器的一般是U-235，需要 将其提取出来（称为“浓缩铀”），剩余 的U-235含量降低的部分就称为贫铀，其U235和U-234含量通常仅为自然界的1/3，放 射性降低到60%左右。
m MpV RT
71.0 10 3 1.01 10 7 10.0 10 3 m
8.314 288
=2.99 kg
1.1.2 气体分压定律 1.分压力(partial pressure)。
混合气体中，某组分气体所施加的压力，叫作该组分 的分压力。等于该组分单独占有与混合气体相同体积时 所产生的压力。（温度不变）
玻色—爱因斯坦凝聚态 ，费米子凝聚态
• 为了研究的方便，人们假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体 积，是一个具有质量的几何点。并且分子之间没有相互吸引力，分子之 间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。这种气体称之为理想 气体。
说明： 理想气体只是一种人为的气体模
型，实际中它是不存在的，但是， 研究结果表明，在温度不太低，压 力不太高（高温、低压）条件下， 在上述条件下，气体分子间的距离 相当大，气体分子自身体积与气体 体积相比可以忽略，分子间的作用 力也显得微不足道。
化学热力学
化学是研究物质的组成、结构、性质及其变 化规律的科学，化学反应则是化学研究的核 心内容。
化学研究的两条主线： 结构与性质的观点（明线）。 能量变化的观点（暗线）。
化学反应的过程是组成物质分子的原子在新 的条件下重新组合的过程，总是伴随着能量的变 化。例如，煤的燃烧会放出大量的热量；镁条在 燃烧的时候，会产生大量的热量并放出耀眼的光； 叶绿素在太阳光的照射下，可使二氧化碳和水转 化成糖类。
2.气体分压定律。
气体混合物的总压等于各组分气体分压力之和。
P总= PA +PB + PC +…
这就是道尔顿(Dalton)分压定律
设混合气体中只有两个组分，A , B。其分压力分 别为PA和PB,其物质的量分别为nA和nB。混合气体的总 压力为p，混合气体的总的物质的量为n = nA + nB 则混合气体中各组分的分压力为
2．理想气体方程
1） 波义耳(Boyle)定律 当n和T一定时，气体的V与p成反比。
V 1 p
VT 2) 查理－盖·吕萨克(Charles－Gay－Lussac)定律 当n和p一定时，气体的V与T成正比。
3) 阿佛加德罗(Avogadro)定律。 当 p和T一定时，气体的V和n成正比。
Vn
据三个定律，总结得到理想气体状态方程。V nRT p
通常写成： pV nRT
要点： 1、注意单位：P－Pa、V－m3、T－K、n－mol →
R 8.314J K 1 mol1
2、适用条件： 理想气体——分子本身不占有空间、分子间没有相互作
用力 高温、低压下的真实气体：一般温度不是太低、压力不
是太大的真实气体，可以忽略误差，使用该公式。
• 1924年,印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文,提出了一种关于原子 的理论.当物质处于非常低的温度时(接近绝对零度),会出现奇迹般的现 象--所有的原子似乎都变为了一个原子,无法相互区分.这就是第五态:玻 色-爱因斯坦凝聚态-第五态。
• 费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据 最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯， 这种状态称作“费米子凝聚态 -第六态”。
化学热力学：
成功处：着眼于宏观性质的变化，不考虑微观结构 和反应机理
局限性：没有时间概念
§1－1理想气体状态方程和分压定律
• 1.1.1理想气体状态方程
• 1.理想气体(ideal gas)
• 在通常情况下物质可以三种不同的状态存在，即气态、液态 和固态。其中以气态的性质最为简单。（特殊情况下呈现 等 离子态-第四态 由离子,自由电子,气体分子共存的状态--第 四态称之为等离子态）
研究化学反应和相变过程中能量转 换规律的科学叫做化学热力学。
化学热力学研究的内容包括：
1、当一些物质相混合时， 能否发生反应—— 化学反应的方向如何？
2、一个反应能够发生， 反应进行的程度如何？ ——化学反应的平衡问题 3、 反应的快慢如何？——化学反应的速率
4、一个化学反应能够发生，反应的能量变化如何？
用热力学的理论和方法研究化学则产生了化学热力学。 化学热力学可以解决化学反应中能量变化问题进行的限度 等问题。化学热力学在讨论物质的变化时，着眼于宏观性 质的变化，不需涉及物质的微观结构,即可得到许多有用的 结论，运用化学热力学方法研究化学问题时，只需知道研 究对象的起始状态和最终状态而无需知道变化过程的机理， 即可对许多过程的一般规律加以探讨。
3、应用：对于一定状态下的气体，已知其中几个物理量， 可以求未知量：P、V、n、T。
4、公式变换：
p nRT mRT RT
V MV M
[例]在容积为10.0dm3真空钢瓶内，充入氯气， 当温度为288K时，测的瓶内气体的压强为 1.01×107Pa。试计算钢瓶内氯气的质量，以千 克表示。 解：由pV=nRT，推出