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01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析

01章_热力学第一定律及其应用-例题和习题课解析

W V pdV p(V2 V1 ) 330.56 103 (40.00 15.00) 10 3 2864 J
1
V2
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2018/12/28
例题
例: 10mol理想气体,压力为1000kPa,温度为300 K , 求下列 各种情况下的W: 1.在空气中( p )体积胀大1dm 3 ; 2.在空气中胀大到气体的压力也为p ; 3.等温可逆膨胀至气体的压力也为p。
3
1000 p1 10 8.314 300 ln 3.W nRT ln 100 p2 57.43kJ
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2018/12/28
七、例题
例:气体He从0C, 5 105 Pa, 10dm3,经一绝热可逆 过程膨胀至10 Pa,试计算T2、Q、W、U和H。
物理化学电子教案—第一章
U Q W
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2018/12/28
例题
例1:在25C时, 2molH 2的体积为15dm3,此气体 ( 1 )在定温下,反抗外压为105 Pa时,膨胀到体 积为50dm3 ; (2)在定温下可逆膨胀到体积为50dm3 , 试计算两种膨胀过程的功。
3
4865J
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2018/12/28
例题
W
(2)
(3)
p(V2 V1 ) 105 (40.00 15.00) 103
2500 J
根据理想气体状态方程
pV nRT nRT 2 8.314 298.2 330.56kPa p 3 V 15.00 10

物理化学电子教案绪论(1).ppt

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2020/11/23
0.4 物理化学学科的战略地位
(1)物理化学是化学科学的理论基础及重要组成学科 (2)物理化学与其它学科相结合极大地扩充了化学研
究的领域 (3)物理化学与国计民生密切相关
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2020/11/23
0.5 物理化学课程的学习方法
---自然科学学科发展战略调研报告---
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2020/11/23
0.2 物理化学的研究内容和方法
研究内容: (1) 化学变化的方向、限度 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
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2020/11/23
0.2 物理化学的研究内容和方法
2020/11/23
0.2 物理化学的研究方法
•统计力学方法:
用概率规律计算出体系内部大量质点微观运动的 平均结果,从而解释宏观现象并能计算一些热力学的 宏观性质。 •量子力学方法:
用量子力学的基本方程(E.Schrodinger方程)求 解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律,从 而指示物性与结构之间的关系。
研究方法: a.热力学方法 以众多质点组成的宏观体系作为研究对象,以两 个经典热力学定律为基础,用一系列热力学函数 及其变量,描述体系从始态到终态的宏观变化, 而不涉及变化的细节。经典热力学方法只适用于 平衡体系。
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2020/11/23
0.2 物理化学的研究内容和方法
2020/11/23
0.1 物理化学的定义
物理化学是从物质的化学现象和物理现象之间 的相互联系入手来探求化学变化及相关的物理 变化基本规律的一门学科

物理化学电子教案一章-PPT课件

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2019/3/3
热和功
热(heat) 体系与环境之间因温差而传递的能量称为 热,用符号Q 表示。 Q的取号: 体系吸热,Q>0; 体系放热,Q<0 。 功(work) 体系与环境之间传递的除热以外的其它能量 都称为功,用符号W表示。
功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号:
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2019/3/3
热力学的研究内容
•研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及
其转换过程中所遵循的规律;
•研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的
能量效应;
•研究化学变化的方向和限度。
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2019/3/3
热力学的方法和局限性
热力学方法的特点 •只研究物质变化过程中各宏观性质的关 系,不考虑物质的微观结构; •只研究物质变化过程的始态和终态,而 不追究变化过程中的中间细节,也不研究 变化过程的速率和完成过程所需要的时间。 局限性 不知道反应的机理、速率和微观性质, 只讲可能性,不讲现实性。
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2019/3/3
第一章 热力学第一定律及其应用
1.8 1.9 1.10 赫斯定律 几种热效应 反应热与温度的关系——基尔霍夫定律
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2019/3/3
1.1 热力学概论
1.热力学的研究内容 2.热力学方法的特点和局限性 3.基本概念:
•体系与环境 •体系的分类 •体系的性质 •状态函数 •过程与途径 •热和功
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2019/3/3
体系分类

01章-热力学第一定律及其应用1

01章-热力学第一定律及其应用1

T2 T1
Hale Waihona Puke CVdT= CV (T2 T1)
(设CV 与T 无关)
因为计算过程中未引入其它限制条件,所以该公式适 用于定组成封闭体系的一般绝热过程,不一定是可逆过 程。
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2022/2//1188
节流过程的U和H
节流过程是在绝热筒中进行的,Q=0 ,所以:
绝热过程的功
在绝热过程中,体系与环境间无热的交换,但可以 有功的交换。根据热力学第一定律:
dU Q W
= W
(因为Q 0)
这时,若体系对外作功,热力学能下降,体系温度必然 降低,反之,则体系温度升高。因此绝热压缩,使体系温度 升高,而绝热膨胀,可获得低温。
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可逆过程的特点:
(1)状态变化时推动力与阻力相差无限小,体系与环 境始终无限接近于平衡态;
(2)过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个
方向到达;
(3)体系变化一个循环后,体系和环境均恢复原态,变 化过程中无任何耗散效应;
(4)等温可逆过程中,体系对环境作最大功,环境对体系作最 小功。
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2022/22//1188
燃烧焓
指定产物通常规定为:
C CO2 (g) S SO2 (g) Cl HCl(aq)
H H2O(l)
N N2 (g)
金属 游离态
显然,规定的指定产物不同,焓变值也不同,查表时应注
意。298.15 K时的燃烧焓值有表可查。
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2022/22//1188

《物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册第一章:引言1.1 课程介绍1.2 物理化学的基本概念1.3 物理化学的研究方法1.4 学习目标与要求第二章:气体2.1 气体的性质2.2 气体的压力与体积2.3 气体的温度与热量2.4 气体的化学反应第三章:溶液3.1 溶液的定义与组成3.2 溶液的浓度与稀释3.3 溶液的蒸馏与沸腾3.4 溶液的离子平衡第四章:固体4.1 固体的结构与性质4.2 固体的相变与相图4.3 固体的溶解与熔点4.4 固体的电导与磁性第五章:液体5.1 液体的性质与表面现象5.2 液体的蒸发与凝结5.3 液体的扩散与对流5.4 液体的相变与相图第六章:热力学第一定律6.1 能量守恒定律6.2 内能与热量6.3 功与热传递6.4 热力学第一定律的应用第七章:热力学第二定律7.1 熵与无序度7.2 可逆与不可逆过程7.3 热力学第二定律的表述7.4 热力学第二定律的应用第八章:化学平衡8.1 平衡常数与反应方向8.2 酸碱平衡与pH值8.3 沉淀平衡与溶解度积8.4 化学平衡的计算与应用第九章:动力学9.1 反应速率与速率常数9.2 零级、一级和二级反应9.3 反应机理与速率定律9.4 化学动力学的应用第十章:电化学10.1 电解质与离子传导10.2 电极与电极反应10.3 电池与电势10.4 电化学的应用重点和难点解析一、气体的化学反应补充和说明:气体之间的化学反应是物理化学中的重要内容,例如气体的合成、分解、置换等反应。

这些反应在工业生产、环境保护等领域具有重要的应用价值。

教案中应详细介绍气体化学反应的基本原理、反应类型及其应用实例,并通过实际案例分析,使学生能够深入理解和掌握这一部分内容。

二、溶液的离子平衡补充和说明:溶液中的离子平衡是物理化学中的关键概念,对于理解电解质溶液的性质和行为具有重要意义。

教案中应详细讲解离子平衡的基本原理、离子平衡常数的计算及其在实际应用中的作用,如酸碱平衡、溶解度积等。

物化课件

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实际气体的液化
270K时CO2相变过程
p=3.204MPa
峭, , 由 如 上在 体 于 果 升等 积 液 继 的温 仅 体 续 线线 有 压 增 段上 微 缩 加 。出 小 性 压 现改很力 陡变小,
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气 体 全 部 凝 结 为 液 体
以上三式结合 理想气体状态方程
pV = nRT
单位:p Pa V m3
TK
n mol R J mol-1 K-1
摩尔气体常数:R = 8.314510 J mol-1 K-1
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理想气体状态方程
理想气体状态方程也可表示为: pVm=RT pV = (m/M)RT 以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
l’1 l’2 T1<T2<Tc<T3<T4
p / [Pa]
1) T < Tc 气相线 g1g’1: p , Vm 气-液平衡线 g1l1 : 加压,p*不变, gl, Vm g1: 饱和蒸气摩尔体积Vm(g) l1: 饱和液体摩尔体积Vm(l)
g’2 g’1ຫໍສະໝຸດ C l2 l1T4
T3 g2 g1 Tc
2) 质量分数wi
wi
def
mi / mi
(单位为1)
wi = 1
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13:24:58
理想混合气体状态方程
2. 理想气体方程对理想气体混合物的应用 因理想气体分子间没有相互作用,分子本身 又不占体积,所以理想气体的 pVT 性质与气体的 种类无关,因而一种理想气体的部分分子被另一 种理想气体分子置换,形成的混合理想气体,其 pVT 性质并不改变,只是理想气体状态方程中的 n 此时为总的物质的量。

物理化学》电子教案上册

物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册第一章:引言1.1 课程介绍1. 理解物理化学课程的重要性2. 了解课程的学习目标和内容1.2 物理化学的基本概念1. 物质的量与质量2. 状态与状态函数3. 热力学第一定律1.3 实验技能1. 掌握基本实验操作方法2. 熟悉实验仪器的使用和维护第二章:温度与热量2.1 温度的概念与计量1. 温度的定义与度量单位2. 温度计的使用与校准2.2 热量与热传递1. 热量的定义与计量单位2. 热传递的方式与速率2.3 热力学第二定律1. 熵的概念与计算2. 热力学第二定律的表述与意义第三章:压力与体积3.1 压力的概念与计量1. 压力的定义与度量单位2. 压强计的使用与校准3.2 体积的概念与测量1. 体积的定义与度量单位2. 量筒与容量瓶的使用与校准3.3 理想气体状态方程1. 理想气体状态方程的推导与理解2. 理想气体的状态变化计算第四章:物质的量与质量4.1 物质的量的概念与计量1. 物质的量的定义与度量单位2. 摩尔质量与摩尔数4.2 质量的概念与测量1. 质量的定义与度量单位2. 天平的使用与校准4.3 物质的量的计算1. 物质的量的计算公式与方法2. 物质的量的转换与计算实例第五章:实验方法与技术5.1 实验设计与方案制定1. 实验目标与步骤2. 实验材料的准备与选择5.2 实验操作与数据采集1. 实验操作方法与技巧2. 数据采集与记录1. 实验结果的整理与分析第六章:溶液的浓度与渗透压6.1 溶液的定义与组成1. 理解溶液的概念2. 熟悉溶剂和溶质的分类6.2 溶液的浓度表示方法1. 摩尔浓度2. 质量分数3. 体积分数6.3 渗透压与溶液的活度1. 渗透压的概念与计算2. 溶液的活度与活度系数第七章:化学平衡7.1 化学平衡的基本概念1. 平衡态的定义2. 平衡常数与平衡常数表达式7.2 酸碱平衡1. 酸碱理论基础2. 酸碱平衡的计算与调节7.3 氧化还原平衡1. 氧化还原反应的基本概念2. 标准电极电势与氧化还原平衡的计算第八章:动力学反应8.1 化学反应速率1. 反应速率的定义与表示方法2. 反应速率的影响因素8.2 化学反应机理1. 机理的定义与表示方法2. 速率方程与机理的关系8.3 反应动力学的应用1. 催化反应动力学2. 生物化学反应动力学第九章:相平衡与相图9.1 相与相变1. 相的概念与分类2. 相变的类型与特点9.2 相平衡条件与相平衡常数1. 相平衡的必要条件2. 相平衡常数的计算与表达9.3 典型体系的相图1. 水-冰相图2. 铁-碳相图第十章:实验数据分析与处理10.1 实验数据的误差分析1. 误差的概念与分类2. 误差的计算与减小方法10.2 实验数据的处理方法1. 平均值的计算与误差分析2. 数据的图表表示方法10.3 实验数据的回归分析1. 线性回归与曲线拟合2. 回归分析的应用与实践重点和难点解析重点一:第二章中的热量与热传递详细补充和说明:热量与热传递是物理化学中的重要概念。

(2)-01章-热力学第一定律(可逆过程,体积功,焓,热容)

(2)-01章-热力学第一定律(可逆过程,体积功,焓,热容)
物理化学电子教案—第一章
热力学第一定律及其应用
环境 surroundings
无物质交换 封闭系统
Closed system
U Q W
有能量交换
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2020/3/7
热力学第一定律
Joule(焦耳)和 Mayer(迈耶尔)自1840年 起,历经20多年,用各种实验求证热和功的转 换关系,得到的结果是一致的。
也可以表述为:第一类永动机是不可能制成的
第一类永动机(first kind of perpetual motion machine):一种既不靠 外界提供能量,本身也不减少能量,却可以不断对外作功的机器 称为第一类永动机,它显然与能量守恒定律矛盾。
热力学第一定律是人类经验的总结,事实证明违背该定 律的实验都将以失败告终,这足以证明该定律的正确性。
U U2 U1 QW 对于微小变化 dU Q W
热力学能的单位: J
热力学能是状态函数,用符号U表示,它的 绝对值尚无法测定,只能求出它的变化值。
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2020/3/7
热力学第一定律的文字表述
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现 象领域内所具有的特殊形式,说明热力学能、热和 功之间可以相互转化,但总的能量不变。
自然界的一切物质都具有能量,能量有各 种不同形式,能够从一种形式转化为另一种形 式,但在转化过程中,能量的总值不变。
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2020/3/7
热力学能
系统总能量通常有三部分组成:
(1)系统整体运动的动能 (2)系统在外力场中的位能 (3)热力学能,也称为内能 热力学中一般只考虑静止的系统,无整体运动, 不考虑外力场的作用,所以只注意热力学能

第1章 热力学基本原理-第二定律(6)

第1章 热力学基本原理-第二定律(6)

V
1.7 热力学第二定律的文字表述
寻找文字说法: 自发过程


假定有条件1 自发过程
不自发过程 则:条件1 是不可能的。
热力学第二定律从经验上总结出多种“‥ ‥ ‥是不可能的”说法。
1.7 热力学第二定律的文字表述
1.7.2. 热力学第二定律的文字表述
克劳修斯(Clausius)的说法:“不可能把热从低温物体传 到高温物体,而不引起其它变化。”
1.9 熵函数
1.9.1.熵的定义
任意可逆循环可以用无限多个微小卡诺可逆循环代替
1.9 熵函数
任意可逆循环的热温商 用相同的方法把任意可逆 循环分成许多首尾连接的小卡 诺循环,前一个循环的等温可 逆膨胀线就是下一个循环的绝 热可逆压缩线,如图所示的虚 线部分,这样两个过程的功恰 好抵消。 从而使众多小卡诺循环的总效应与任意可逆循环 的封闭曲线相当,所以任意可逆循环的热温商的加和 等于零,或它的环程积分等于零。

S
1 2
2
1
Qr S T
>不可逆 =可逆 > 不可逆 = 可逆
Q
T
1.克劳修斯不等式 2.热力学第二定律 数学表达式
dS
Q
T
1.9 熵函数
Clausius 不等式的意义: Clsusius 不等式引进的不等号,在热力学上可以作 为变化方向与限度的判据。
Q dS T
> 不可逆过程,不违反第二定律 = 可逆过程 < 不存在过程,违反第二定律
1.8 卡诺循环和卡诺定理
不可逆循环的热温商:
Q1 Q2 Q2 ir 1 Q1 Q1
Q2 T2 所以 1 1 Q1 T1
r

2024版傅献彩物理化学电子教案课件

2024版傅献彩物理化学电子教案课件

01绪论Chapter物理化学概述物理化学的定义01物理化学的研究范围02物理化学在化学科学中的地位03物理化学的研究对象与任务研究对象研究任务实验方法通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化,获取实验数据。

理论方法运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析,揭示物质的基本规律。

计算方法利用计算机模拟和计算等方法,对物质的性质、结构和变化规律进行预测和研究。

物理化学的研究方法030201物理化学的学习方法与要求学习方法学习要求02热力学基础Chapter热力学基本概念与术语热力学系统状态与状态函数过程与途径热力学平衡态热力学第一定律能量守恒定律能量不能创造也不能消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。

热力学能系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。

焓定义为系统的热力学能与体积的乘积,用于描述等压过程中的能量变化。

热力学第二定律热力学第二定律表述热力学温标熵增原理热力学函数与基本方程热力学函数热力学基本方程麦克斯韦关系式热力学在化学中的应用化学反应的热效应化学平衡相平衡03化学动力学基础Chapter化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率表示方法摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气体分压变化率等化学反应速率理论简介碰撞理论过渡态理论01020304浓度越高,反应速率越快。

反应物浓度温度越高,反应速率越快。

温度催化剂可以降低反应的活化能,从而加快反应速率。

催化剂对于有气体参与的反应,压力的变化会影响反应速率。

压力影响化学反应速率的因素复杂反应动力学简介平行反应竞争反应连续反应根据反应条件(如温度、压力、浓度等)预测反应的速率。

预测反应速率通过调整反应条件(如温度、压力、催化剂等)来优化反应速率和选择性。

优化反应条件通过分析反应速率与各种因素的关系,可以推断出反应的机理和过渡态的性质。

研究反应机理化学反应速率理论的应用04电化学基础Chapter电化学基本概念与术语电化学电极电解质电离电导率将化学能转变为电能的装置。

物理化学实验电子教案

物理化学实验电子教案

物理化学实验电子教案第一章:实验基本原理与安全1.1 实验基本原理1.1.1 介绍物理化学实验的基本原理,如热力学、动力学、电化学等。

1.1.2 解释实验原理在实际应用中的重要性。

1.2 实验安全1.2.1 强调实验安全的重要性,包括防火、防爆、防毒等。

1.2.2 介绍实验中可能存在的危险物质和危险操作,以及相应的预防措施。

第二章:实验器材与操作2.1 实验器材2.1.1 介绍实验中所需的器材,如烧杯、试管、移液器等。

2.1.2 说明器材的选择和使用方法。

2.2 实验操作2.2.1 讲解实验的基本操作,如称量、溶解、搅拌等。

2.2.2 演示实验操作的步骤和技巧。

第三章:实验数据处理与分析3.1 数据处理3.1.1 介绍实验数据的处理方法,如平均值、标准差等。

3.1.2 讲解数据的可靠性和有效性的评估方法。

3.2 数据分析3.2.1 解释实验数据与理论之间的关系。

3.2.2 分析实验结果,探讨可能的原因和影响因素。

4.1 实验报告结构4.1.1 介绍实验报告的基本结构,包括封面、摘要、引言等。

4.1.2 讲解实验报告的格式和规范。

4.2.2 分析优秀实验报告的特点和优点。

第五章:实验案例分析5.1 实验案例选择5.1.1 选择具有代表性的实验案例,如经典的物理化学实验。

5.1.2 介绍实验案例的背景和实验目的。

5.2 实验案例分析5.2.1 分析实验案例的实验原理和操作步骤。

5.2.2 讨论实验结果的意义和应用。

第六章:热力学实验6.1 实验目的与原理6.1.1 解释热力学实验的目的,如测定物质的比热容、反应热等。

6.1.2 介绍热力学实验的基本原理,如能量守恒、热力学第一定律等。

6.2 实验设备与操作6.2.1 介绍热力学实验所需的设备,如量热器、温度计等。

6.2.2 讲解实验设备的操作步骤和注意事项。

6.3 实验数据分析6.3.1 解释热力学实验数据的处理方法,如温度校正、热量计算等。

6.3.2 分析实验数据与热力学理论之间的关系。

第一章热力学第一定律及热化学-资料

第一章热力学第一定律及热化学-资料
3.体系的边界可以是多种多样: 可以是实际的, 也可以 是假象的(如刚性壁, 活动壁, 绝热壁, 半透壁等) ;
4. 不同体系有不同的环境, 常用热源这一概念描述;
5.体系可以是多种多样的: 单组分, 多组分, 固体, 液体, 气体, 化学反应体系, 单相, 多相。
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
状态函数
热力学性质是描述系统状态的, 是系统状态的单 值函数, 即当系统处于一定的状态时, 系统的这些 热力学性质有唯一的确定值.
这种函数有两个重要的特征:
★ 这些函数值只取决于系统当前所处的状态,与 历史无关;
★ 热力学函数的改变值只决定于系统状态变 化的始、终态,与过程变化所经历的具体途径无关.
强度性质 由系统自身性质决定, 与系统内物质 的数量无关, 不具有简单的加和性质. 如:温度T、 压力p这种性质、摩尔内能Um……等.
显然, 容量性质除以物质的量后就与系统的量无 关变成了强度性质, 如:摩尔体积Vm、摩尔内能 Um……。
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
如果系统内各部分所有强度性质皆相同, 则此 系统是均匀的, 成为均相系, 否则为复相系统.
●热力学第二定律说明:热与其它形式能量间 相互转化时的方向性问题。
将热力学的基本原理应用在化学现象以及与 化学现象有关的物理现象中, 构成化学热力学.
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
§1.2 热力学常用的一些基本概念
体系与环境
体系 system 选定研究的对象.
环境 surrounding 与体系密切相关的部分.
V T P

物理化学实验电子教案

物理化学实验电子教案

物理化学实验电子教案第一章:实验基本原理与操作1.1 实验安全与防护介绍实验安全常识,如穿戴实验服、佩戴防护眼镜等。

讲解实验室中的危险品识别与处理方法。

1.2 实验数据处理与误差分析教授实验数据的采集、记录和处理方法。

介绍误差来源及减小误差的方法。

1.3 实验基本操作演示实验室常用的玻璃仪器的使用方法。

讲解实验中常用的测量和计算方法。

第二章:溶液的配制与浓度测定2.1 溶液的配制教授溶液配制的基本原则和方法。

演示如何准确称量和溶解固体物质。

2.2 浓度测定介绍常见的浓度测定方法,如滴定法、光谱法等。

演示浓度测定的实验操作和数据处理。

第三章:热力学实验3.1 热量的测定讲解热量测定原理,如热量守恒定律。

演示热量测定的实验操作和数据处理。

3.2 相图的绘制介绍相图的基本概念和绘制方法。

演示如何通过实验数据绘制相图。

第四章:动力学实验4.1 反应速率测定讲解反应速率的概念和测定方法。

演示反应速率测定的实验操作和数据处理。

4.2 活化能的测定介绍活化能的概念和测定方法。

演示活化能测定的实验操作和数据处理。

第五章:电化学实验5.1 电化学基本概念讲解电化学基本原理,如电极反应、电势等。

介绍电化学实验中常用的电化学电池和仪器。

5.2 电位测定与腐蚀防护演示电位测定实验操作和数据处理。

介绍腐蚀防护方法,如阴极保护、涂层等。

第六章:光学与光谱学实验6.1 光学基本原理介绍光学实验中涉及的基本原理,如光的传播、反射、折射等。

讲解光学仪器的基本构造和使用方法。

6.2 光谱学实验介绍光谱学的基本概念,如光谱、吸收光谱、发射光谱等。

演示光谱学实验的操作步骤和数据处理。

第七章:磁化学实验7.1 磁性材料的基本概念讲解磁性材料的基本性质,如磁性、磁化强度、磁化曲线等。

介绍磁化学实验中常用的仪器和设备。

7.2 磁化曲线与磁化率测定演示如何测定磁化曲线和磁化率。

讲解磁化曲线和磁化率在实际应用中的意义。

第八章:原子吸收与发射光谱实验8.1 原子吸收光谱原理介绍原子吸收光谱的基本原理和应用。

第一章热力学第一定律13112

第一章热力学第一定律13112

p2 V1
阴影面积代表We',3
p2V2
V2 V
可逆压缩


p2 pe pi dp

V2
p
p1V1
功与变化的途径有关 p1
在定温下,可逆膨胀,
系统对环境作最大功; p2
可逆压缩,环境对系统
V1
作最小功。
p1
终 态
V1
阴影面积代表We',3
p2V2
V2 V
可逆过程(reversible process)
U(a)= U(b)
U(a) = Qa + Wa = Qa = 25 kJ U(b) = Qb + Wb=25 kJ, 20 kJ + Wb = 25 kJ Wb = 5 kJ
热力学第一定律的文字表述
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现 象领域内所具有的特殊形式,说明热力学能、热和 功之间可以相互转化,但总的能量不变。
(2) 克服外压为 pe ,体积从 V ' 膨胀到 V2 。
We,3 -P(e V -V1) - Pe(V2 -V ) p
所作的功等于2次作
p1
功的加和。
可见,外压差距越小, p '
膨胀次数越多,做的功也
p2
越多。
p1V1 V1
p 'V ' V'
p2V2
V2 V
3. 外压比内压小一个无穷小的值 外压相当于一杯水,水不断蒸发,这样的膨胀 过程是无限缓慢的,每一步都接近于平衡态。所作 的功为:
§1.3 热力学第一定律
Joule(焦耳)和 Mayer(迈耶尔)自1840年 起,历经20多年,用各种实验求证热和功的转 换关系,得到的结果是一致的。

物理化学》电子教案上册

物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册第一章:引言1.1 课程介绍了解物理化学的课程背景、意义和目的。

理解物理化学的基本概念和研究方法。

1.2 物理化学的发展历程回顾物理化学的发展历程,了解其重要里程碑和成就。

介绍著名物理化学家和他们对物理化学的贡献。

1.3 学习目标和要求明确学习目标,包括知识、技能和态度。

提出学习要求,包括课堂参与、作业和考核。

第二章:物质的量与状态2.1 物质的量引入物质的量的概念,解释摩尔和阿伏伽德罗常数。

学习物质的量的计算和转换,包括摩尔质量、物质的量浓度等。

2.2 状态介绍理想气体状态方程,理解压力、体积和温度之间的关系。

学习物质的相变,包括固态、液态和气态的性质和变化。

2.3 物质的量与状态的计算练习计算物质的量与状态之间的关系,包括理想气体状态方程的运用。

分析实际问题,应用物质的量与状态的计算方法。

第三章:热力学第一定律3.1 能量守恒定律复习能量守恒定律的基本原理,理解能量的转化和守恒。

学习能量的单位和国际制,了解能量的量纲和换算关系。

3.2 内能和热量引入内能的概念,理解内能的定义和计算方法。

学习热量的传递方式,包括传导、对流和辐射。

3.3 热力学第一定律阐述热力学第一定律的内容,理解能量守恒与热力学第一定律的关系。

应用热力学第一定律解决实际问题,进行能量的计算和分析。

第四章:热力学第二定律4.1 熵的概念引入熵的概念,解释熵的定义和物理意义。

学习熵的计算方法和熵变的表达式。

4.2 热力学第二定律的表述阐述热力学第二定律的不同表述,包括熵增原理和克劳修斯定律。

理解热力学第二定律的本质和意义。

4.3 热力学第二定律的应用学习热力学第二定律在实际问题中的应用,包括热机和制冷机的效率计算。

分析热力学第二定律对自然界和工程实践的影响。

第五章:溶液的性质5.1 溶液的定义和组成引入溶液的概念,理解溶液的组成和特点。

学习溶质和溶剂的分类及它们之间的相互作用。

5.2 溶液的浓度和渗透压介绍溶液的浓度表示方法,包括摩尔浓度和质量浓度。

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2020/11/23
(1) 混合物的组成
a 摩尔分数x或y:
xB 或yB
nB nA
显然 xB 1 或 yB 1
A
B
B
b 质量分数
wB
mB mA
A
wB 1
B
c 体积分数
B
xB Vm,B xA Vm, A
A
B 1
B
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§1.1 气体分子动理论
一 气体分子动理论的基本公式 二 理想气体状态方程 三 理想气体模型 四 理想气体混合物 五 分子平均平动能与温度的关系
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1 气体分子动理论的基本公式
气体分子运动的微观模型
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(2) 理想气体混合物状态方程
• 理想气体混合物状态方程为:
pV n总RT nB RT B
pV m RT M mix
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(3) 道尔顿定律与分压力
⑴ 道尔顿定律:
混合气体的总压力等于各组分单独存在于混 合气体的温度、体积条件下所产生压力的总和。
u ( niui2 ) / n
i
n为单位体积内的分子数。
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2 理想气体状态方程
• 17~19世纪三个著名的低压气体经验定律:
• 波义尔定律(R.Boyle,1662):
pV = 常数
(T, n 一定)
• 盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808):
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1 气体分子动理论的基本公式
气体分子动理论的基本公式
压力
力 面积
质量 加速度 面积
质量 速度 面积 时间
动量 面积 时间
利用统计平均的方法,求出体积为V分子数为N的气
体系统的总动量。则可得出气体分子动理论的基本公式
pV 1 mNu2 3
式中,m是一个分子的质量,u为均方根速率。
pV = nRT
单位:p Pa V m3 T K n mol R J mol-1 K-1
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2 理想气体状态方程
由三个经验定律导出理想气体状态方程的过程:
设 V=V(T,p,n) 则有
dV
V T
dT
p,n
V p
dp T ,n
V / T = 常数
(n, p 一定)
• 阿伏加德罗定律(A. Avogadro, 1811)
V / n = 常数
(T, p 一定)
气体分子运动公式可以对几个经验定律作出解释。
反过来也证明了气体分子运动基本公式的正确性。
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2 理想气体状态方程
• 将以上三式归纳整理,得到理想气体状态方程:
在的,它只是真实气体在p→0时的极限情况。
4 建立理想气体模型的意义:
⑴ 建立了一种简化的模型:理想气体不考虑气体
的体积及相互作用力,使问题大大简化,为研究实
际气体奠定了基础。 ⑵ 低压下的实际气体可近似按理想气体对待。
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4 理想气体混合物
(1) 混合物的组成 (2) 理想气体混合物状态方程 (3) 道尔顿定律 (4) 阿马加定律
d ln( pV ) d ln(nT)
积分
ln( pV ) ln(nT) ln C
C是积分常数,通常用R表示,去掉对数得
pV nRT
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2 理想气体状态方程
•理想气体状态方程也可写为:
pV NkBT kB R / L N / L n pVm RT pV m RT M
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
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2020/11/23
3 理想气体模型
1 理想气体定义: 任何温度、压力下均服从理想气体状态
方程的气体,称为理想气体。
2 理想气体的特征(或条件): ⑴ 分子本身无体积: 意味着:分子是质点(有质
量无体积),若p→∞,则Vm →0。
见下页图
p
n总 R T
V
nA
nB
RT V
nART nBRT
V
V
B
nB RT V
B
pB
适用于理想气体和低压气体。
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2020/11/23
道尔顿定律示意图
△○△△○ ○△○△○ △○△○△ ○△○△○
△ △△ △△
△ △△ △△
△:组分A
p总
n总RT V
○:组分B
物理化学电子教案—第一章
气体
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2020/11/23
第一章 气体
§1.1 气体分子动理论 §1.2 摩尔气体常数(R) §1.3 理想气体的状态图 §1.4 分子运动的速率分布 §1.5 分子平动能的分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气体间的转变—实际气体的等温线和液化过程 §1.10 压缩因子图--实际气体的有关计算 §1.11 分子间的相互作用力*
⑵ 分子间无相互作用力: 由p=nRT/V,温度恒定
时,p∝n/V,与分子间距离无关,所以分子间无
相互作用力。
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2020/11/23
3 理想气体模型
3 理想气体微观模型: 理想气体是一种分子本身没有体积,分子间
无相互作用力的气体。 理想气体是 p
由盖.吕萨克定律
V V T p,n T
由波义尔定律
V p
T ,n
V p
由阿伏加德罗定律
V V n T , p n
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2020/11/23
2 理想气体状态方程
代入得
整理得 或写成
dV V dT V dp V dn
T
pn
dp dV dT dn pV T n
(1)气体是大量分子的集合体。相对于分子与分子间 的距离以及整个容器的体积来说,气体分子本身的体积 很小,可以忽略不计,常将气体分子当作质点来处理。 (2)气体分子不断地做无规则的运动,均匀分布于整 个容器中。 (3)分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完全弹 性的(碰撞前后总动量不损失)。
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pA
nART V
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