物化各种公式概念总结
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第一章热力学第一定律
一、基本概念
系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,内能与焓。
二、基本定律 热力学第一定律:ΔU =Q +W 。
三、基本关系式1、体积功的计算 δW = -p 外d V
恒外压过程:W = -p 外ΔV
定温可逆过程(理想气体):W =nRT 1
221ln ln p p nRT V V = 2、热效应、焓:等容热:Q V =ΔU (封闭系统不作其他功)
等压热:Q p =ΔH (封闭系统不作其他功)
焓的定义:H =U +pV ; ΔH =ΔU +Δ(pV )
焓与温度的关系:ΔH =⎰2
1d p T T T C
3、等压热容与等容热容:热容定义:V V )(T U C ∂∂=;p p )(T H C ∂∂= 定压热容与定容热容的关系:nR C C =-V p
热容与温度的关系:C p ,m =a +bT +cT 2
四、第一定律的应用
1、理想气体状态变化
等温过程:ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =-Q =⎰-p 外d V
等容过程:W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p
等压过程:W =-p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V
可逆绝热过程:Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2,
W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰
T C d p
C V (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑V 1-㏑V 2)(T 与V 的关系)
C p (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑P 2-㏑P 1) (T 与P 的关系)
不可逆绝热过程:Q =0 ;
利用C V (T 2-T 1)=-p 外(V 2-V 1)求出T 2,
W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰
T C d p
2、相变化 可逆相变化:ΔH =Q =n ΔH ; W=-p (V 2-V 1)=-pV g =-nRT ; ΔU =Q +W
3、实际气体节流膨胀:焦耳-汤姆逊系数:μJ-T (理想气体在定焓过程中温度不变,故其值为0;其为正值,则随p 降低气体T 降低;反之亦然)
4、热化学
标准摩尔生成焓:在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热(各种稳定单质在任意温度下的生成焓值为0) 标准摩尔燃烧焓:…………,单位物质的量的某物质被氧完全氧化时的反应焓
第二章 热力学第二定律
一、基本概念 自发过程与非自发过程
二、热力学第二定律
热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式)
T Q dS δ≥ “=”可逆;“>”不可逆
三、熵(0k 时任何纯物质的完美结晶丧子为0)
1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理(页52
2、熵的定义:T Q dS r δ=
3、熵的物理意义:系统混乱度的量度。
4、绝对熵:热力学第三定律
5、 熵变的计算
(1)理想气体等温过程:2
112ln ln p p nR V V nR T Q S r ===∆ (2)理想气体等压过程:12
,ln T T nC S m p =∆
(3)理想气体等容过程:1
2,ln T T nC S m V =∆ (4)理想气体pTV 都改变的过程:2
112,ln ln p p nR T T nC S m p +=∆ (5)可逆相变化过程:T H n S _∆=∆
(6)化学反应过程:)298,()298(B S S m B m r ∑=∆θθν
四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数
1、定义:A=U-TS ;G=H-TS
等温变化:ΔA=ΔU -TΔS ;ΔG=ΔH -TΔS
2、应用:不做其他功时,ΔG T ,p ≤0 ;自发、平衡
3、热力学重要关系式:dU=TdS-pdV ;dH=TdS+Vdp
【页72】 dA=-SdT- pdV ;dG=-SdT+Vdp
4、ΔA 和ΔG 的求算
(1)理想气体等温过程
用公式:ΔA=ΔU -TΔS ;ΔG=ΔH -TΔS
用基本关系式:d A =-S d T - pdV ;d G =-S d T + Vdp
(2)可逆相变过程 ΔA=ΔU -TΔS =W =-nRT ;ΔG =0
(3)化学反应过程的ΔG 标准熵法:ΔG=ΔH -TΔS
标准生成吉布斯函数法:)298,()298(B G G m f B m r θθν∆=∆∑
(4)ΔG 与温度的关系
ΔG=ΔH -TΔS ,设ΔH 、ΔS 不随温度变化。
第三章化学势
1、化学势的定义。物理意义:决定物质传递方向的限度的强度因素。)(,,)(B c c n p T B
B n G ≠∂∂=μ ;在T 、p 及其他物质的量保持不变的情况
下,增加1molB 物质引起系统吉布斯函数的增量。(又称偏摩尔量。
1、只有系统的容量性质才有偏摩尔量,故系统强度性质没有偏摩尔量【页8有两种性质定义】
2、只有在定稳T ,定压P 下才成为偏摩尔量)
2、化学势的应用
在等温等压不作其他功时,∑B B μν<0自发;=0平衡;>0逆向自发
3、化学时表示式
理想气体:
)/ln(θθμμp p RT += 纯固体和纯液体:θ
μμ=
拉乌尔定律和亨利定律
1、拉乌尔定律
p A =p *x A (溶液中该物质蒸汽压=纯该物质蒸汽压*溶液中该物质物质量分数【理想】) 适用于液态混合物和溶液中的溶剂。
2、亨利定律
p B =k x,x B (与溶液平衡的溶质蒸汽的分压=亨利系数*溶质在溶液中的摩尔分数)适用于溶液中的溶质。
二、液态混合物和溶液中各组分的化学势
1、理想液态混合物