物理化学(偏摩尔量)

合集下载

物理化学知识点(全)

物理化学知识点(全)

第二章热力学第一定律内容摘要热力学第一定律表述热力学第一定律在简单变化中的应用 热力学第一定律在相变化中的应用 热力学第一定律在化学变化中的应用 一、热力学第一定律表述U Q W ∆=+ dU Q W δδ=+适用条件:封闭系统的任何热力学过程 说明:1、amb W p dV W '=-+⎰2、U 是状态函数,是广度量W 、Q 是途径函数 二、热力学第一定律在简单变化中的应用----常用公式及基础公式 过 程WQΔUΔH理想气体自由膨胀理想气体等温可逆-nRTln (V 2/V 1); -nRTln (p 1/p 2) nRTln (V 2/V 1);nRTln (p 1/p 2)0 0等 容任意物质0 ∫nCv.mdT ∫nCv.mdT ΔU+V Δp 理想气体 0 nCv.m △T nCv.m △T nCp.m △T 等 压任意物质-P ΔV ∫nCp.mdT ΔH -p ΔV Qp 理想气体-nR ΔT nCp.m △TnCv.m △T nCp.m △T 理 想 气 体 绝 热过 程 Cv.m(T 2-T 1);或nCv.m △TnCp.m △T可逆 (1/V 2γ-1-1/ V 1γ-1)p 0V 0γ/(γ-1)2、基础公式热容 C p .m =a+bT+cT 2 (附录八) ● 液固系统----Cp.m=Cv.m ● 理想气体----Cp.m-Cv.m=R ● 单原子: Cp.m=5R/2 ● 双原子: Cp.m=7R/2 ● Cp.m / Cv.m=γ理想气体• 状态方程 pV=nRT• 过程方程 恒温:1122p V p V = • 恒压: 1122//V T V T = • 恒容: 1122/ / p T p T =• 绝热可逆: 1122 p V p V γγ= 111122 T p T p γγγγ--=111122 TV T V γγ--= 三、热力学第一定律在相变化中的应用----可逆相变化与不可逆相变化过程1、 可逆相变化 Q p =n Δ相变H m W = -p ΔV无气体存在: W = 0有气体相,只需考虑气体,且视为理想气体ΔU = n Δ相变H m - p ΔV2、相变焓基础数据及相互关系 Δ冷凝H m (T) = -Δ蒸发H m (T)Δ凝固H m (T) = -Δ熔化H m (T) Δ凝华H m (T) = -Δ升华H m (T)(有关手册提供的通常为可逆相变焓)3、不可逆相变化 Δ相变H m (T 2) = Δ相变H m (T 1) +∫Σ(νB C p.m )dT 解题要点: 1.判断过程是否可逆;2.过程设计,必须包含能获得摩尔相变焓的可逆相变化步骤;3.除可逆相变化,其余步骤均为简单变化计算.4.逐步计算后加和。

化学热力学-物化第三章

化学热力学-物化第三章
碘(CCl4)<碘(H2O)
即从H2O相向CCl4相转移
推广到任意两相:等温等压下,
(dG)T, p =Σ i dni =[i() – i() ]dni

dni

(dG)T, p
=0 i()= i() 即i 在两相平衡 <0 i()> i() 即i 从相向相转移 >0 i()< i() 即i 从相向相转移
(T):
i气体的标准态化学势(其标准态:
pi=p ),亦仅是温度的函数。
逸度可看作是校
3. 正实后际的气压力体。的化学势——逸度的概念
p=p 的符合理想气体行为的状态。对于实际气体标
令逸度 f = p
准态并不是这个气体的真实状态,是假想态。
(T )RlT n p p (T )RlT n p f
(rGm)T,p = i i
< 0 反应正向进行 = 0 反应达平衡 > 0 反应逆向进行
化学反应的方向:反应向化学势减小的方向进行。
化学反应的限度:反应前后化学势相等, 即ii= 0
1.在α,β两相中均含有A和B两种物质,达到相平衡时 ,下列各式正确的是( )
A.
A
B
C.
A
B
B.
B
B
说明
(3)化学势是强度性质,其值与体系中各物浓度 有关。
2. 化学势在多相平衡中的应用
化学势判据: 条件: 密闭系统,( )T, p , W’=0时
(dG)T,p=idni
<0 正向能够进行 =0 可逆或平衡 >0 逆向能够进行
化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。
现在有一系统: I2分别溶解在水和四氯化碳中成两相( 如图)。 如果等温等压下,假设有 dn的I2从CCl4中移动到水相中,则

偏摩尔量与化学势的区别

偏摩尔量与化学势的区别

偏摩尔量与化学势的区别偏摩尔量和化学势是描述化学系统中物质变化和平衡的重要概念,它们在理论和实际应用中有着不同的含义和用途。

下面我将从多个角度对它们进行全面的解释。

1. 定义和概念:偏摩尔量,偏摩尔量是指在混合物中某种组分的摩尔量的变化。

它描述了混合物中某种组分的浓度对混合物性质的影响。

化学势,化学势是指单位物质在化学系统中的自由能变化。

它描述了物质在化学反应中的倾向性和平衡状态。

2. 表达方式:偏摩尔量,偏摩尔量通常用Δ表示,表示在反应或混合过程中某种组分的摩尔量的变化。

化学势,化学势通常用μ表示,表示单位物质在化学系统中的自由能变化。

3. 物理意义:偏摩尔量,偏摩尔量描述了混合物中某种组分的浓度变化对混合物性质的影响。

它可以用于计算反应的平衡常数、溶液的浓度、物质的扩散速率等。

化学势,化学势描述了物质在化学反应中的倾向性和平衡状态。

它可以用于判断反应的进行方向、计算反应的平衡常数、预测溶解度、推导化学平衡的条件等。

4. 应用领域:偏摩尔量,偏摩尔量在化学工程、热力学、溶液化学等领域具有广泛的应用。

例如,在化学反应工程中,通过研究反应物和产物的偏摩尔量变化,可以确定反应的最佳条件和反应的平衡状态。

化学势,化学势在化学热力学、电化学、物理化学等领域有着重要的应用。

例如,在电化学反应中,通过比较不同物质的化学势变化,可以预测电池的电动势和电流方向。

综上所述,偏摩尔量和化学势在描述化学系统中物质变化和平衡方面具有不同的含义和用途。

偏摩尔量描述了混合物中某种组分的浓度变化对混合物性质的影响,而化学势描述了物质在化学反应中的倾向性和平衡状态。

它们在不同的领域和问题中起着重要的作用。

物理化学上册名词解释

物理化学上册名词解释

1、理想气体在微观上具有两个特征1分子间无相互作用力2分子本身不占有体积2、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,体积条件下的产生压力的总和3、饱和蒸汽压:单位时间内有液体分子变为气体分子的数目与气体分子变为液体分子数目相同,宏观上说即液体的蒸发速度与气体的凝结速度相同的气体称为饱和蒸汽,饱和气体所具有的压力称为饱和蒸汽压。

4、临界温度每种液体都存在一个特殊的温度,在该温度上,无论加多少大压力,都不在能使气体液化,临界温度是使气体能够液化所允许的最高温度。

5、超临界流体:当物质处在稍高于临界温度和压力的状态时,既不是一般意义上的气体,也不是液体,而称为超临界流体是一种高密度流体,具有气体与液体的双重特性,其黏度与气体相似,但密度却和液体相近,而扩散系数比液体大得多。

6、波义尔温度:任何气体都有一个特殊的温度Tb,称为波义尔温度,在波义尔温度,pvm-p等温线的斜率在压力趋于零时为零,故波义尔温度定义为7、第二维里系数反映了两个气体分子间的相互作用对气体pvt 关系的影响,第三维里系数则反映了三分子相互作用引起的偏差。

8、广度量是指与物质的数量成正比的性质,如系统物质的量,体积,热力学能,熵等。

具有加和性,在数学上是一次齐函数,而强度量是指与物质无关的性质,如温度压力等9、系统处在平衡态条件1系统内部处于热平衡,2力平衡3相平衡4化学平衡3 4合并为物质平衡10、摩尔相变焓是指单位物质的量的物质在恒定温度T及该温度平衡压力下发生相变时对应的焓变11、标准摩尔生成焓在温度为T的标准态下,由稳定相态的单质生成化学计量数VB=1的β相态的化合物B 该生成反应的焓变称为该化合物B在温度T时的标准摩尔生成焓。

12、节流膨胀的热力学特征:1气体的始末态压力分别保持恒定不变且始态压力大于末态压力2过程绝热Q=0 。

3恒焓过程4真实气体经节流膨胀后产生致冷或致热效应是H=f(T,p)这一关系的必然结果。

物理化学主要公式及使用条件(第四、五章)

物理化学主要公式及使用条件(第四、五章)

第四章 多组分系统热力学 主要公式及其适用条件1. 偏摩尔量:定义: C n p,T,n X X ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=B B (1)其中X 为广延量,如V ﹑U ﹑S ......全微分式:d ⎛⎫∂∂⎛⎫=++ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭∑B B B B Bd d d p,n T,n X X X T p X n T p (2)总和: ∑=BB B X n X (3)2. 吉布斯-杜亥姆方程在T ﹑p 一定条件下,0d BB B =∑X n , 或0d BBB =∑Xx 。

此处,x B 指B 的摩尔分数,X B 指B 的偏摩尔量。

3. 偏摩尔量间的关系广延热力学量间原有的关系,在它们取了偏摩尔量后,依然存在。

例:H = U + PV ⇒ H B = U B + PV B ; A = U - TS ⇒ A B = U B - TS B ; G = H – TS ⇒ G B = H B - TS B ;…...S T G ;S T G ;V p G V p Gn p,p n T,TB B B B BB -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⇒-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⇒=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂4. 化学势定义 Cn p,T,n G G μB B ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂==B5. 单相多组分系统的热力学公式∑+-=BBB d d d d n μV p S T U∑++=BBB d d d d n μp V S T H ∑+-=BBB d d d d n μV p T S -A∑++=BBB d d d d n μp V T S -GCCCCB B B B B n p,T,n V,T,n p,S,n V,S,n G n A n H n U μ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂====但按定义,只有 CB n p,T,n G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂才是偏摩尔量,其余3个均不是偏摩尔量。

6. 化学势判据在d T = 0 , d p = 0 δW ’= 0 的条件下,⎪⎭⎫⎝⎛≤α=<∑∑平衡自发,,00α0 )()d (αBB B n μ 其中,∑α指有多相共存,)(αB μ指 α相内的B 物质。

物理化学 3第三章 多组分体系热力学

物理化学 3第三章  多组分体系热力学

第三章 多组分体系热力学内容提要只要指定两个强度性质便可以确定单组分体系的状态。

在多组分体系中,决定体系状态的变量还需包括组成体系的各物质的量。

在多组分体系热力学中,有两个重要的概念:偏摩尔量和化学势。

1、偏摩尔量(1)定义:设X 代表多组分体系中任一容量性质,在等温、等压、组成不变的条件下,体系中B 物质的容量性质Z 对B 物质的量n B 的偏微分称偏摩尔量,表示为Z 。

Z =(∂Z∂n B )T,p,nB(B ≠B )偏摩尔量是强度性质,和体系的总量无关,和组成体系各物质的浓度有关。

(2)偏摩尔量的集合公式∑==1B B B Z n Z多组分体系的广度性质等于体系中各组分物质的量与该物质偏摩尔性质的乘积之和。

(3)吉布斯-杜亥姆公式01=∑=B BB dZn该式表述了当发生一个无限小过程时,体系中各组分偏摩尔量变化值之间的关系。

它表明在均相体系中各组分的偏摩尔量之间是相互联系的,具有此消彼长的关系。

2、化学势(1)定义:偏摩尔吉布斯能G B,称为化学势,用μB 表示,单位为J·mol -1。

μB =(∂G∂n B )T,P,nB≠B广义的化学势:μB =(∂U ∂n B )s,v,nB(B≠B ) =(∂H ∂n B )s,p,nB(B≠B ) =(∂F ∂n B )T,V ,nB(B≠B ) =(∂G ∂n B )T,P,nB(B≠B ) (2)多组分组成可变体系的四个热力学基本公式:dU=TdS-pdV+B BBdn ∑μdH=TdS-pdV+B BBdn ∑μdF=sdT-Vpd+B BB dn ∑μdG=sdT-Vpd+B BBdn ∑μ(3)化学势的一些关系式 化学势集合公式∑=BB B n G μ等温、等压条件下化学势的吉布斯-杜亥姆公式∑BB Bd nμ化学势与温度的关系(∂μB∂T )p,nB=-V m ,B ) 化学势与压力的关系(∂μB ∂p )T,nB =v m ,B3、化学势判据等温、等压、W'=0条件下0≤∑B BB dn μ(1)相平衡:在等温、等压、W'=0的条件下,组分B 在α、β、…等各相达到平衡的条件是μB (α)=μB (β)=…在上述条件下,如果μB (α)>μB (β),则组分B 自发地从α相向β相转移。

物理化学各章节总结

物理化学各章节总结

物理化学每章总结第1章 热力学第一定律及应用1.系统、环境及性质热力学中把研究的对象(物质和空间)称为系统,与系统密切相关的其余物质和空间称为环境。

根据系统与环境之间是否有能量交换和物质交换系统分为三类:孤立系统、封闭系统和敞开系统。

性质⎩⎨⎧容量性质强度性质2.热力学平衡态系统的各种宏观性质不随时间而变化,则称该系统处于热力学平衡态。

必须同时包括四个平衡:力平衡、热平衡、相平衡、化学平衡。

3.热与功 (1) 热与功的定义热的定义:由于系统与环境间温度差的存在而引起的能量传递形式。

以Q 表示,0>Q 表示环境向系统传热。

功的定义:由于系统与环境之间压力差的存在或其它机、电的存在引起的能量传递形式。

以W 表示。

0>W 表示环境对系统做功。

(2) 体积功与非体积功功有多种形式,通常涉及到是体积功,是系统体积变化时的功,其定义为:V p W d δe -=式中e p 表示环境的压力。

对于等外压过程 )(12e V V p W --= 对于可逆过程,因e p p =,p 为系统的压力,则有V p W V V d 21⎰-=体积功以外的其它功,如电功、表面功等叫非体积功,以W ′表示。

4.热力学能热力学能以符号U 表示,是系统的状态函数。

若系统由状态1变化到状态2,则过程的热力学增量为 12U U U -=∆对于一定量的系统,热力学能是任意两个独立变量的状态函数,即 ),(V T f U = 则其全微分为V V U T T U U TVd d d ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=对一定量的理想气体,则有0=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂TV U 或 U =f (T ) 即一定量纯态理想气体的热力学能只是温度的单值函数。

5.热力学第一定律及数学表达式 (1) 热力学第一定律的经典描述① 能量可以从一种形式转变为另一种形式,但在转化和传递过程中数量不变。

② “不供给能量而可连续不断做功的机器称为第一类永动机,第一类永动机是不可能存在的。

物理化学 第四章 多组分系统热力学

物理化学 第四章 多组分系统热力学

AB

( nB
)T , p ,nC
G
GB

( nB
)T , p ,nC
注意:偏摩尔量的下脚标为:T,P,C(C≠ B)
使用偏摩尔量时应注意: 1.偏摩尔量的含义是:在等温、等压、保持B物质 以外的所有组分的物质的量不变的条件下,广度性 质X的随组分B的物质的量的变化率。
2.只有广度性质才有偏摩尔量,而偏摩尔量是强度 性质。
六、偏摩尔量之间的函数关系
对于组分B:VB、UB、HB、SB、AB、GB之间的关系:
HB= UB +PVB ,
AB= UB -TSB
GB = HB -TSB= UB +PVB -TSB UB =AB+PVB
(
GB P
)T
,nA
VB
(
GB T
)
P,nA
SB
( GB )
[T T
]P,nB
3.纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。
4.任何偏摩尔量都是T,p和组成的函数。
偏摩尔量的集合公式
设一个均相体系由1、2、 、k个组分组成,则体 系任一广度量Z应是T,p及各组分物质的量的函数,即:
X X (T , p, n1, n2,, nk )
在等温、等压条件下:
X
X
dX

( n1
···········
dG= dG(α) + dG(β) +·········
恒T,p时 dG SdT Vdp


B
dnB
B
同理,有
dU TdS pdV B ( )dnB ( ) B
dH TdS Vdp B ( )dnB ( ) B

2.14偏摩尔量

2.14偏摩尔量

pnj,V,Tinj,p,Sinj,V,Sinj,p,Tii nFnHnUnG⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=μ制作:陈纪岳第十四节偏摩尔量和化学势返回=?mL 由于分子间的作用力,总体积减少。

减少的量与两者的比例有关。

100105110115120125130020406080100乙醇浓度%总体积(mL)50 mL 水+50 mL 乙醇≠100 mL混合前总体积混合后总体积20601008040因此V = f ( T, p , n 水, n 乙醇)混合返回""""23n ,1n ,p ,T 213n ,2n ,p ,T 1dn n V dn n V dV ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂== V 1, m dn 1+ V 2, m dn 2+ ……= ΣV i, m dn i式中"3n ,2n ,p ,T 1m,1n V V ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=称为物质1 的偏摩尔体积"3n ,1n ,p ,T 2m,2n V V ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=称为物质2 的偏摩尔体积若在恒温恒压下,多种物质混合,V = f ( n 1, n 2, ……)1. 偏摩尔量体积返回式中"3n ,2n ,p ,T 1m,1n V V ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=称为物质1 的偏摩尔体积"3n ,1n ,p ,T 2m ,2n V V ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=称为物质2 的偏摩尔体积通式()i j nj ,p ,T i m ,i n V V ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=称为物质i 的偏摩尔体积其意义为恒温恒压和其它物质不变时,i 物质的改变引起的总体积的改变率。

返回偏摩尔内能,()i j nj ,p ,T i m,i n U U ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=偏摩尔焓,()i j nj ,p ,T i m ,i n H H ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=偏摩尔熵,()i j nj ,p ,T i m ,i n S S ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=偏摩尔亥姆霍滋能,()i j nj ,p ,T im,i n F F ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=偏摩尔吉布斯能,()i j nj ,p ,T i m ,i n G G ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=偏摩尔量特点:(1)只有容量性质的热力学函数才有偏摩尔量(2)T ,p 恒定,n j 不变2.偏摩尔量恒温恒压和其它物质不变时,某物质的改变引起的热力学函数的改变率返回3. 偏摩尔量集合公式如果两种物质混合,总体积不变(分子间作用力相同)V = n 1V 1+ n 2V 2( V 1,V 2为摩尔体积)如总体积改变,V = n 1V 1,m + n 2V 2,m ( V 1,m ,V 2,m 为偏摩尔体积)一般地,容量性质X = Σn i X i,m称为偏摩尔量集合公式返回4. 吉布斯-杜亥姆公式二组分体系dX=X 1,m dn 1+ X 2,m dn 2按集合公式X = n 1X 1,m + n 2X 2,m全微分dX = X 1,m dn 1 + n 1 dX 1,m +X 2,m dn 2+ n 2dX 2,m 吉-杜公式n 1 dX 1,m + n 2dX 2,m = 0 多组分通式Σn i dX i,m =0意义:等温等压时,由浓度变化引起偏摩尔量变化时受到制约的条件返回对于多组分体系,应考虑组分对热力学函数的影响,如G = f ( T ,p ,n 1,n 2…)∑⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=i nj,p ,T i ni ,T ni ,p dn n G dp p G dT T G dG ∑⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂++−=i nj,p ,T i dn n G Vdp SdT 同理,还有∑⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+−=i nj,V ,S i dn n U pdV TdS dU 1. 化学势定义返回⎞⎛∂G 以上四式中加和号内的偏导式是相等的。

偏摩尔量

偏摩尔量

由于偏摩尔量只决定于组成,与总量无关;当我们按 比例加入n1, n2,...nB…时, XB偏 (简写为 XB) 不变
由dXT,p=X1dn1+ X2dn2+...+ XBdnB+... dXT,p= X1dn1+ X2dn2+...+ XBdnB+... XT,p = X1n1 + X2n2+...+ XBnB+...
确定系统状态的独立变量数多于三个
V f (T, p, n1, n2,)
2019/11/20
物理化学II
5
溶液体系热力学
偏摩尔量
(一)偏摩尔量的定义
对一个处于热平衡和力平衡的均相系统,其任一广 度性质除取决于温度和压力外,还取决于组成该系统 的某组分的量(nB)
以体积为例:
V f (T , p, n1, n2,)
dV (V T ) p,n1,n2 ,dT (V p)T ,n1,n2 ,dp (V n1)T , p,n2 ,dn1 (V n2 )T , p,n1,dn2
2019/11/20
物理化学II
6
溶液体系热力学
偏摩尔量
定义 VB (V n )B T , p,nc,
偏摩尔体积
同理:
偏摩尔内能 偏摩尔焓 偏摩尔熵
U B (U nB )T , p,nc , H B (H nB )T , p,nc ,
SB (S nB )T , p,nc ,
偏摩尔量并不等于 B 组分本身的性质,还取决于体系 内其他组分的存在。
2019/11/20
物理化学II
(G/p)T, x= V
(Gm/p)T, x= Vm (GB/p)T, x = VB

物理化学主要公式及使用条件

物理化学主要公式及使用条件

物理化学主要公式及使用条件第一章 气体的pVT 关系主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或RT n V p pV ==)/(m式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。

m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 ·mol -1。

R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。

此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。

2. 气体混合物 (1) 组成摩尔分数 y B (或x B ) =∑AAB /n n体积分数/y B m,B B *=V ϕ∑*AVy Am,A式中∑AAn 为混合气体总的物质的量。

Am,*V表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。

∑*AAm,A Vy 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。

(2) 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中∑=BB m m 为混合气体的总质量,∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。

上述各式适用于任意的气体混合物。

(3)V V p p n n y ///B B B B *===式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。

*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。

3. 道尔顿定律p B = y B p ,∑=BB p p上式适用于任意气体。

对于理想气体VRT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。

5. 范德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRT nb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。

《物理化学第4版》第四章4-2 偏摩尔量ppt课件

《物理化学第4版》第四章4-2 偏摩尔量ppt课件

def
V nB
T
,
p,n
CB
VB 的物理意义可理解为:在等温、等 压以及除B 物质的量 nB 之外其它组分物 质的量保持不变条件下,V 随 nB的变化 率.
4
也可以理解为:在T、p条件下, 向一个包含物 质的量无比巨大的系 统中加入 1mol 物质B 引起的系统体 积 V 的变化。
例如: 25℃和p, 向一大池某浓度的乙 醇水溶液中加入1mol的水(18.0cm3), 而整池溶液的体积增大了17.3cm3 ,则此 时水的偏摩尔体积为17.3 cm3mol-1。
V2/cm3mol-1=(V/n2)T,p,n1 =234.69[(b/b) -0.07]
b2=0.05 molkg-1时, V2/cm3mol-1= -1.39
20
V=n1V1+n2V2 V1/cm3mol-1= (V-n2V2) /n1 1000g水中, n2=b21kg=0.05mol; n1=1000g/18.02 gmol-1=55.49mol,
例如乙醇水溶液的体积为: V=n乙醇V乙醇+n水V水
12
单组分系统中,体积对物质的摩尔体 积具有加和性,
多组分系统的体积对物质的摩尔体积
不具有加和性,V混合 nB V*m,B, 对偏摩
尔体积具有加和性。
13
集合公式同样适用于任一广延性质。如: U = nB UB ; H = nB HB ; S = nB SB ; A= nB AB ; G = nB GB ;
偏摩尔量在少数情况下可能为负值。 例如当质量摩尔浓度小于0.07 molkg-1 时,向MgSO4稀溶液中继续加入 MgSO4,系统的体积不增大却减小, 对应MgSO4的偏摩尔体积小于零。

物化11-14化学势

物化11-14化学势
V 1mol V
* mB
1mol V
* mC
1.偏摩尔量的定义 在多组分系统中,每个热力学函数的变量就 不止两个,还与组成系统各物的物质的量有关。 设系统中有 1, 2,3,, k 个组分 系统中任一容量性质X(代表V,U,H,S, A,G等)除了与温度、压力有关外,还与各组 分的数量有关,即
在等温、等压的条件下:
X dX dnB n B B T , P , nc ( c B )
k
偏摩尔量XB的定义为:
X XB n B
def
T , P ,nC ( C B )
2.集合公式
X X B dnB
B 1
T , P ,nC ( C B )
集合公式:
X X B dnB
B 1
K
二、化 学 势 化学势的定义
多组分系统的热力学基本公式应表示为:
dU TdS pdV μB (α)dnB (α)
α B
dH TdS Vdp μB (α)dnB (α)
如果转移是在平衡条件下进行,则
dG 0
所以

dnB dnB


因为
所以
组分B在α,β两相中,达平衡的条件是该组 分在两相中的化学势相等。
如果组分B在α,β两相中的转移是自发的, 则
自发变化的方向是组分B从化学势高的β相 转移到化学势较低的α相。
化学势与压力的关系
G [ ( )T , p ,nc ]T ,nB ,nc p nB
K
常见的偏摩尔量定义式有:
1.偏摩尔量的含义是:在等温、等压条件下, 在大量的定组成系统中,加入单位物质的量的 B物质所引起广度性质X的变化值。或在等温、 等压、保持B物质以外的所有组分的物质的量不 变的有限系统中,改变 所引起广度性质X 的变化值。

物理化学(第五版) 演示文稿4-2 偏摩尔量

物理化学(第五版) 演示文稿4-2 偏摩尔量

Z 2dn2
...
若dT=0,dp=0,
d Z Z 1d n1 Z 2d n2
S
dZ Z BdnB B 1
T、p、组成一定条件下, ZB为定值,积分上式
Z n1Z1 n2Z2
S
Z nBZ B
B 1
偏摩尔量的加和公式
② 吉布斯 杜亥姆方程
nBdZ B 0
B
一定的T、p下,混合物的组成发生变化时,各组分 的偏摩尔量变化的相互依赖关系
表明dZ1 与 dZ2间,有函数关系,不是两个独立变量
3. 同一组分不同偏摩尔量之间的关系
同一组分不同摩尔量之间的函数关系对于偏摩尔量 都是适用的:
H = U + pV; G = H - T S,
HB = UB + p VB GB = HB - T SB
G S
T p
GB T
SB
p,n
纯物质, V = nVm
混合物、溶液的V与 n1,n2,…有何关系?
1. 偏摩尔量的定义
以 Z 代表广度性质 如V,U,H,S,A,G…
定义
ZB
def
Z nB
T, p, n(C C B)
如 偏摩尔体积
VB
V nB
T,p,nC(C B)
几点说明
只有广度性质才有偏摩尔量,偏摩尔量是强度性质。
dZ
Hale Waihona Puke Z TdT p,nBZ p
dp T,nB
Z n1
dn1
T , p,n(B B1)
Z n2
T
dn2
, p,n(B B2)
dZ
Z T
dT p,nB
Z p
dp T ,nB

4.2 偏摩尔量

4.2 偏摩尔量

dZ ZBdnB
B
2.偏摩尔量集合公式
在恒温、恒压下,对下式
dZ
Z T
dT p,n( B)
Z p
dp T ,n( B)
B
Z B dnB
Z
nB
积分得: dZ ZBdnB
0
B0
可得:
Z nBZB nCZC nBZB
B
此式说明,在一定的温度、压力下,混合物的任一种广度 性质等于形成它的各组分的偏摩尔量及其物质的量的乘积 之和。
偏摩尔量
ZB
def
Z nB
T
, p,n(C ',C 'B)
下标T,p代表温度和压力恒定;
n(C',C' B)表示除组分B外,其余所有组分(以C’代表)
的物质的量均保持不变。
偏摩尔量的例子有: 例一:偏摩尔体积
VB
V nB
T
,P,
n(C ',C 'B)
例二:偏摩尔吉布斯函数:
GB
G nB
T
,P,
n(C ',C 'B)
例三:偏摩尔熵: SB
S nB
T ,P, n(C ',C 'B)
等 等……
应当指出, 1)只有广度性质才有偏摩尔量,强度量是不存在偏摩尔量的。 2)只有恒温恒压下,系统的某一广度量随某一组分的物质的量 的变化率,才能称为偏摩尔量,任何其它条件下的变化率均不 称为偏摩尔量。
B
若对式 nB dXB 0 (4.1.9a) 两边除以 n nB
B
B
即得: xB dXB 0 B
(4.1.9b)
(4.1.9a) 与 (4.1.9b)均称为吉布斯-杜亥姆方程。它说明, 恒温恒压下,当混合物组成发生微小变化时,若某一组成偏 摩尔量增加,则另一组分的偏摩尔量必然减小。且变化大小 比例与两组分的摩尔分数成反比。

4-2多组分系统热力学-偏摩尔量与化学势

4-2多组分系统热力学-偏摩尔量与化学势

物理化学(上册)
绪论
第一章气体
第二章热力学第一定律
第三章热力学第二定律
第四章多组分系统热力学
第五章化学平衡
第六章相平衡
单组分化学势就是摩尔量吉布斯函数,用
多组分系统热力学基本关系式(适用条件封闭系统多组分)
由热力学基本关系式可以得到化学势广义定义
多相多组分化学势判据:
3. 多相多组分平衡时:
1.标准态:T温度、
2m3m
3.真实气体的化学势表示为:
1.逸度和逸度系数
2.逸度和逸度系数计算
1.以气体的标准态为标准态
m2m3m
2.以液体的标准态为标准态
以液体的标准态为标准态时:
物理化学。

物理化学上册部分内容填空题及答案

物理化学上册部分内容填空题及答案

一、选择题)1. 关于偏摩尔量,下面的叙述中不正确的是:(A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零(B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量,而且都不等于其摩尔量(C) 除偏摩尔吉布斯自由能外,其他偏摩尔量都不等于化学势(D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯-杜亥姆关系式二、填空题2. 300 K 时,将2 mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中,若反应在敞口容器中进行时放热Q p ,在封闭刚性容器中进行时放热Q V ,则Q V -Q p = _______ J 。

3. 当一个不可逆过程发生之后, 增加了,而 的可用性减少了。

4. 已知Cl 2的共价半径为1.988⨯10-10 m, k =1.38123K J 10--⋅⨯, h =6.6s J 1034⋅⨯-, Cl 原子的相对摩尔质量为35.0,235Cl 的第一激发态的能量等于kT 时转动运动对配分函数的贡献变得重要,则此时的温度T = 。

5.热力学封闭体系与环境之间的界面所起的作用为:(1) ;(2) 。

6. CO 晶体的标准摩尔残余熵是由于 ____________________ 而产生的,其S m $残余 =_______________ 。

7. 双原子分子在温度很低时且选取振动基态能量为零,则振动配分函数值为 。

8.在一绝热刚性容器中进行某一化学反应,该体系的内能变化为 ______ ,焓变化为 _______ 。

9. 对于封闭体系 W f = 0 的化学反应和相变化,若用B d μ∑n B≤ 0 公式判断过程的方向和限度,其适用条件是 ______,或 ______,______,______ 。

10. N 2的振动频率v =6.98⨯1013 s -1,在25℃时,ν=1和ν=0能级上粒子数之比为N ν=1/N ν=0= 。

11. 某气体服从状态方程 pV m = RT + αp (α> 0的常数),若该气体经恒温可逆膨胀,其热力学能变化ΔU m = _________ J 。

《物理化学偏摩尔量》课件

《物理化学偏摩尔量》课件
2 举例
设二元有机液体体系中只有甲基苯和甲苯两种组分,则其中甲基苯的偏摩尔体积,是当 其组分摩尔分数发生无限小的变动时,引起的甲基苯体积变化值除以改变的甲基苯物质 的摩尔数变化值的极限。
为什么需要偏摩尔量
分子间相互作用
偏摩尔量的概念和计算可以帮助我们更好地理解多元系统中分子间的相互作用,对于实际的 化学过程与实验也有一定的指导作用。
偏摩尔体积的概念
1
定义
偏摩尔体积是指在保持其他分量摩尔数不变的条件下,改变某一分量的摩尔数引 起引起的体积变化。
2
计算方法
偏摩尔体积的计算需要根据所处体系类型以及分子间相互作用的性质,采取不同 的计算方法。
3
应用案例
在研究混合物的性质和分子间作用时,偏摩尔体积是重要的刻画方法。
偏摩尔焓的应用
化学反应
《物理化学偏摩尔量》 PPT课件
为了更深入地了解化学热力学中重要的概念——偏摩尔量,我们来一起学习 本次的PPT课件。
什么是偏摩尔量
1 定义
在多元系统中,如果改变一个组分的摩尔数,而其它组分的摩尔数保持不变,那么引起 的可逆过程中,所伴随的物理量作为这个组分的摩尔数变化量的函数,则称这样的物理 量为偏摩尔量。
微观解释
偏摩尔熵与热力学概念联系紧 密,需要掌握相关的物理公式。
从分子水平解释偏摩尔熵可以 帮助我们更好地理解多元体系 的性质。
应用案例
偏摩尔熵的计算和分析可以帮 助我们研制更加高效的化学工 业流程。

总结与课堂练习
重要性
偏摩尔量概念在化学热力学中扮演重要的角色,应用广泛。
计算与应用
掌握偏摩尔量的计算方法和应用,实际工作中才能更好地应用。
偏摩尔焓是表征化学反应热 效应的物理量,可以帮助我 们更好地理解反应过程。

2 偏摩尔量大学物理

2 偏摩尔量大学物理
系统中任一容量性质Z(代表V,U,H,S,A,G等) 除了与温度、压力有关外,还与各组分的数量有关,即
Z = Z (T , p, n1, n2 ,… , nk )
偏摩尔量的定义
如果温度、压力和组成有微小的变化, 则系统中任一容量性质Z的变化为:
dZ
=
∂Z ∂T
p,n1 ,n2 ,n3 ,,nk
物理化学
偏摩尔量
偏摩尔量
偏摩尔量的定义 加和公式与Duhem公式
偏摩尔量的定义
多组分系统与单组分系统的差别:
单组分系统的广度性质具有加和性
若1 mol单组分B物质的体积为
V* m,B
则2 mol单组分B物质的体积为

V* m,B
偏摩尔量的定义
而1 mol单组分B物质和1 mol单组分C物质混合,
Gibbs-Duhem公式
对Z进行微分
= dZ n1dZ1 + Z1dn1 + ⋅⋅⋅ + nkdZk + Zkdnk (1)
= dZ Z1dn1 + Z2dn2 + ⋅⋅⋅ + Zkdnk
(2)
Gibbs-Duhem公式
(1),(2)两式相比,得:
n1dZ1 + n2dZ2 + ⋅⋅⋅ + nkdZk = 0
=V n1V1 + n2V2
加和公式
∑ U = nBUB
B
∑ H = nBHB
B
∑ A = nB AB
B
∑ S = nBSB
B
UB
=
(
∂U ∂nB
)T
,
p
,
nc
(
c
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

µ B ,U = (∂U ∂n ) S ,V ,n ,L
B
c
µ B , H = (∂H ∂n ) S , p ,n ,L
B
c
µ B , A = (∂A ∂n )T ,V ,n ,L
B
c
Fundamental Equations of Chemical Thermodynamics for Open Systems (开放系统的热力学基本关系式 开放系统的热力学基本关系式) 开放系统的热力学基本关系式
d U = T d S − p d V + ∑ µ B ,U d n B
B
dH = TdS + Vdp + ∑ µ B,H dnB
B
dA = − SdT − pdV + ∑ µ B, AdnB
B
d G = − S d T + V d p + ∑ µ B ,G d n B
B
At a given state,
µ B ,U = µ B , H = µ B , A = µ B ,G
dU = TdS − pdV + ∑ µ BdnB
B
dH = TdS + Vdp + ∑ µ BdnB
B
dA = − SdT − pdV + ∑ µ BdnB
B
dG = − SdT + Vdp + ∑ µ BdnB
B
Discussion:
For binary systems, (A+B),
Or,
∂VA ∂VB xA ( ) T , p + xB ( )T , p = 0 ∂xA ∂xA
Similarly, x ( ∂VA ) + x ( ∂VB ) = 0 A T,p B T,p
∂xB ∂xB
We may also have,
∂VA ∂VB xA ( ) T , p − xB ( )T , p = 0 ∂xA ∂xB
(2) Nonadditivity of extensive properties, such as volume。
V ≠ ∑nV
* i m ,i
(3) More than 3 independent variables are needed to define the state of a system.
Discussion: ① Partial molar quantities are intensive properties of a system. (强度性质) ② Perspectives of physical significance
V = f (T, p, x1, x2 ,L)
Changing rate of V against nB at a given state (T, p, and concentration xB).
V = f (n1 , n2 , L)
V是nB的一次齐函数。根据齐函数的Euler定理
V = n1V1 + n2V2 + L
即:
V = ∑ nBVB
B
(2) Gibbs - Duhem equation
dV = (∂V ∂T ) p,n1 ,n2 ,L dT + (∂V ∂p )T ,n1 ,n2 ,L dp + ∑VBdnB
dV = (∂V
∂T ∂p + (∂V )T , p,n2 ,L dn1 + (∂V )T , p,n1 ,L dn2 + L ∂n1 ∂n2
) p,n1 ,n2 ,L dT + (∂V
)T ,n1 ,n2 ,L dp
Define:
VB = (∂V
∂nB
)T , p ,nc ,L
as partial molar volume of substance B Partial molar internal energy U B = (∂U ∂n )T , p ,n ,L
(∂G ∂T ) p , n B , nC = − S ∂p
dG = − SdT + Vdp + ∑ µ BdnB
B
Set :
U = f ( S , V , n1 , n2 , L) H = f ( S , p, n1 , n2 , L) A = f (T , V , n1 , n2 , L)
Define:
① µB是强度性质, µB= f ( T,p,xB,…) 热平衡和力平衡 没有非体 ② 适用条件: 处于热平衡 力平衡 热平衡 力平衡的,没有非体 积功的均相 均相系统 积功 均相
Assignments
Review (XC Fu): 4.1~4.3 Further Reading (PWA): 7.1~7.2 Homework: Fu: Chapter 4:1,4 Atkins: Problems 7.2
Problem:集合公式和Gibbs - Duhem 方程的适 : 用条件相同吗?
4. Determination of partial molar quantities (1) 切线法 (2) 解析法 如能从实验或理论得到方程
V = f (n2 )T , p ,n1
V2 = (∂V
∂n2
)T , p ,n1
µ B = (∂G ∂n )T , p ,n ,L
B
c
as chemi(∂G ∂T ) p,nB ,nc ,LdT + (∂G )T ,nB ,nc ,Ldp + ∑ µBdnB ∂p B
(∂G ) T , n B , nC = V
For closed system , dnB= 0
第三章
溶液热力学基础
Thermodynamics of Multi-component Systems (Solution Chemistry)
3.1 Partial molar quantities(偏摩尔量 偏摩尔量) 偏摩尔量
1. Characteristics of multi-component and heterogeneous systems (1) Composition and the amounts of substances are changeable in systems involving phase transitions and chemical reactions. (对其中的一 相而言,可看作开放系统)
物理化学(Ⅰ) Ⅰ
PHYSICAL CHEMISTRY (9)
过程方向和限度判据:
孤立系统 封闭系统 绝热过程 等温无功
(等V, W’=0)
∆S,熵增加原理 ∆S,熵增加原理 ∆A,赫姆霍兹函数减小原 理 ∆G,吉布斯函数减小原理 ∆S,考虑环境、构建孤立系 ?(有物质交换发生)
等温等压 W’=0 其它过程 开放系统
3. Two important equations of partial molar quantities (1) Additivity of partial molar properties (偏摩尔量的集合公式,或加和公式 偏摩尔量的集合公式 偏摩尔量的集合公式, 加和公式) 在指定T,p 均不变的条件下
V = f (T , p, n1 , n2 , L)
2. Partial molar quantities Taking volume as an example. For a system at thermal and mechanical equilibrium, we have
V = f (T , p, n1 , n2 , L)
B
At constant T and p, From V = ∑nBVB
B
dV = ∑ VBdnB
B
dV = ∑VBdnB + ∑ nBdVB
B B
By comparison, we have
∑ n dV
B B
B
=0
∑ x dV
B B
B
=0
VA是nA的零次齐函数,根据齐函数的Euler定理
∂VA =0 ∑ nB ∂n B B T , p , nk ≠ B ∂VB =0 ∑ nB ∂n B A T , p , nk ≠ A
V − n2V2 V1 = n1
(3) 截距法 定义:
V Vm = = f ( xB ) nA + nB
Vm
可以证明:
VA = Vm − xB ( ∂Vm ∂Vm
VB
∂xB ∂xB )T , p )T , p
VA 0 xB 1
VB = Vm + xA (
3.2 Chemical potential and fundamental equations of thermodynamics for open system 1. Chemical potential Define:
B
c
Partial molar enthalpy Partial molar entropy
H B = ( ∂H
∂n B
)T , p , nc ,L
S B = ( ∂S
∂n B
)T , p ,nc ,L
Partial molar volumes of H2O and CH3CH2OH at 25oC
Volume Change upon Mixing of C2H5OH(A) and H2O(B)
wA% VA*/cm3 VB*/cm3 (VA*+VB*)/cm3 20 25.34 80.32 105.66 40 50.68 60.24 110.92 60 76.02 40.16 116.18 80 101.36 20.08 121.44 V/cm3 ∆V/cm3 103.24 2.42 106.93 3.99 112.22 3.96 118.56 2.88
相关文档
最新文档