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热力学第二定律
• 以上强调“要实现这两个过程不留下影响是不可能的.” 这是热力学第二定律的精粹.
• 与热力学第一定律一样，热力学第二定律是人类经验的总结，是从无数的实际过程中抽象出的基本规律，是在实践中检验的真理。
• 它指出一切过程都有方向性，自然界的发展是单向、不可逆的。 • 第二定律是高度可靠的. 至今未发现任何一件宏观事件违背了热力学第二定律.
卡诺循环
• 热机是将热能转变为功的一种机械。 • 一般的热机均在两个不同温度的热源之间工作 (与水轮机工作原理类似), 热机从高温热源吸取热量, 但此热量不可能全部转化为功, 只能一部分转化为功, 而另一部分则成为废热传给了低温热源。 • 常见的热机如 : 蒸气机、汽轮机、燃气轮机、柴油机、汽油机等.
1824年，法国工程师Carnot（卡诺）上场。卡诺:Carnot,1796~1832
卡诺循环
• 卡诺设计了一种理想热机－卡诺热机 , 此热机在高温热源和低温热源间工作, 其工作介质是理想气体。 • 整个循环过程均不存在摩擦力 , 卡诺热机的循环由两个绝热可逆过程和两个等温可逆过程组成——卡诺循环。
热力学第二定律
不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化
只要满足能量守恒的过程就一定能实现吗？
功热转换自由膨胀过程
A m
B
真空
自然界发生的过程总是自动地向一个方向进行，而不会自动向相反方向进行。热力学第二定律的任务就是要说明热力学过程的方向性。
自发变化的共同特征
从实践中可以看出，自然过程有一定的规律性：如水往低处流，气体自高压处向低压处流动，物质自高浓度处向低浓度处扩散，在光照射下，氢气和氯气自动地化合成氯化氢……。把在自然界中不需借助外力就能自动进行的过程，称为“自发过程”或“自然过程”。而需借助外力才能进行的过程，称为 " 非自发过程 " 或 " 非自然过程"。

物理化学简明教程第四版(印永嘉)ppt课件

.
作业
Page 12：习题3；习题6
体积功的计算
• 基本公式：
•
W=－p外dV
• 注意：体积功是系统反抗外压所作的功；
•
或者是环境施加于系统所作的功。
• W的数值不仅仅与系统的始末态有关，还与具体经历的途径有关。
• 在计算体积功时，首先要弄清反抗的压力与系统体积的关系。
.
系统分类
• 热力学上因系统与环境间的关系不同而将其分为三种不同
的类型:
• 开放系统 : 系统与环境之间既有能量，又有物质的交换； • 封闭系统: 系统与环境间只有能量的交换没有物质的交换；
• 隔离系统: 系统与环境间既无能量又无物质的交换。 • 注意：系统+环境=孤立系统。
.
举例：暖水瓶
.
状态和性质
.
平衡态？稳态？
一金属棒分别与两个恒温热源相接触，经过一定时间后，金属棒上各指定点的温度不再随时间而变化，此时金属棒是否处于热力学平衡态？
T2
T1
.
过程和途径
• 热力学系统发生的任何状态变化称为过程。 • 完成某一过程的具体步骤称为途径。
如: pVT变化过程、相变化过程、化学变化过程
几种主要的p,V,T变化过程
只能求出它的变化值。
.
热力学第一定律的数学表达式
• 对于封闭系统，系统与环境之间的能量交换形式只有热与功两种，故有： U ＝Q＋W （封闭系统）
• 对于微小的变化过程： dU＝W＋Q （封闭系统）
• 根据热力学第一定律，孤立系统的热力学能不变. 即U＝常数或 ⊿U＝0（孤立系统）
• 上述三式均为热力学第一定律的数学表达式。 • 注意式中注明的条件！

《物理化学简明教程》(第四版)印永嘉第八章表面现象与分散系统

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2016/2/26
第八章表面现象与分散系统
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2016/2/26
第八章表面现象与分散系统
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2016/2/26
第八章表面现象与分散系统
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2016/2/26
(一) 表面现象
• 吸附热为负值。吸附过程是一个放热过程。
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2016/2/26
8.3 气体在固体表面上的吸附
• ③ 吸附等温线
• 图8.8 几种类型的吸附等温线
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2016/2/26
2 朗格缪尔单分子层吸附等温式
• 1916年，朗格缪尔（Langmuir）提出个气固吸附理论。其基本假定是： • l．吸附是单分子层的。 • 2．吸附分子之间无相互作用力。
8.1 表面吉布斯函数与表面张力界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间
的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为
液体或固体的表面。
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2016/2/26
8.1 表面吉布斯函数与表面张力
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2016/2/26
3 BET多分子层吸附等温式
• 在朗格缪尔吸附理论的基础上，1938年勃劳纳尔（Brunauer）、爱密特（Emmett）和泰勒（Te11er）三人提出了多分子层的气固吸附理论，导出了BET公式：

物理化学简明教程第四版课件07-4-PPT文档资料

rGm BfGm 'B
B
看书P118例题2.3
例题
有人认为经常到游泳池游泳的人中，吸烟者更容易受到有毒化合物碳酰氯的毒害，因为游泳池水面上的氯气与吸烟者肺部的一氧化碳结合将生成碳酰氯。现假设某游泳池水中氯气的溶解度为10-6（摩尔分数），吸烟者肺部的一氧化碳分压为0.1Pa，问吸烟者肺部碳酰氯的分压能否达到危险限度0.01Pa。已知氯气的亨利常数为105Pa ，一氧化碳和碳酰氯的标准摩尔生成自由能分别为 1 3 7 .1 7 k J m o l - 1 和 2 1 0 .5 0 k J m o l 1
化学平衡是动态平衡。
§4.1 化学反应的方向和限度
2. 反应系统的吉布斯自由能
以理想气体反应为例
A
B
A
t=0 1mol
0
1
G *nA G m *,AnB G m *,B
(1)* AB *
* A(B ** A) 0
B
1
2. 反应系统的吉布斯自由能
Gmix nRT xi ln xi
A
i
R n A l T x n A n B lx n B
△rGm其值决定于T、P及各物质的活度a，是决定反应方向的物理量。
rGm BB
rG m(T)RlTnK
△rGmθ（T）其仅与T有关，是决定反应限度的物理量。
特别注意：在讨论化学平衡时，△rGmθ（T）与平衡常数相联系，而△rGm则和化学反应的方向相联系。
§4.2 反应的基本吉布斯自由能变化
令PG P g PH P h K PA P a PB P b
称标准平衡常数，只是温度的函数，无量纲
令 gG h H a A b B rG m

《物理化学第4版》第一章-8 节流过程ppt课件

则：W1= - p1(- V1)= p1V1
W2= - p2(V2) 在压缩和膨胀时体系净功的变化应该是
两个功的代数和。 W＝p1V1- p2 V2
W=W1+W2=p1V1-p2V2
即 U2 U1 p1V1 p2V2
移项 U2 p2V2 U1 p1V1
H2=H1
节流过程是等焓过程。 T变而H不变：实际气体的H 不只是T 的函数。
实际气体的焓不仅是温度的函数，还是压力p的函数，即 H= f(T,p)。
实际气体分子间有相互作用力，使得分子间的势能对热力学能有贡献，即U=f(T,V)。
等温过程，实际气体的dU、dH不等于零。
3.焦-汤系数
JT
def
dT dp
H
JT 称为焦-汤系数（Joule-
Thomson coefficient),它表示经节流
过程后，气体温度随压力的变化率。
因为节流过程的dp<0 , 所以：
若 J-T＜0,则节流后温度升高?降低?不变？ J-T＞0，节流后温度升高?降低?不变？ J-T＝0，节流后温度升高?降低?不变？
用于制冷设备的实际气体，其J-T>0，例如氨气。
低压低温气体
p ,则T
节流过程（管内有
填充物）
冰
箱
从
外
冰
侧
箱
向
内
环
吸
境
热
放
热
高压高温气体

电冰箱工作原理示意图
T1
Q T2
由环境付出电功
§1-8 实际气体的焓和热力学能
实际气体的热力学能 U＝f (T, V)
实际气体的焓
H＝f (T, p)

物理化学简明教程-课件

可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。
27
(6)准静态过程若体系由始态到终态的过程是由一连串无限邻近且
无限接近于平衡的状态构成，则这样的过程称为准静态过程。
准静态过程 pex = p dp, 微小dp可忽略
W - V2 ( p ±dp)dV - V2 pdV
V1
V1
P终
p始
状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，
数值还原
5
状态性质
强度性质与系统中物质的量无关
无加和性
温度 T总＝T1＝T2＝… 压力 p总＝p1＝p2＝… 密度ρ总＝ρ1＝ρ2＝…
容量性质(广度性质) 与系统中物质的量有关
有加和性
体积 V总＝V1+V2+… 质量 m总＝ m1+m2 +… 内能 U总＝U1+U2+…
W' e,1
- p"(V" -V2)
-+-
p' (V '
-V ")
-- p1(V1 -V ' )
31
3.可逆压缩
如果外压力始终比内压力大一个无限小dP，即由无数个等外压的无限缓慢的压缩过程组成：
W ' e,3
-
V1 V2
pidV
= -nRTln V1 V2
则体系和环境都能恢复到原状。
32
可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。
热功当量： 1 卡 = 4.184 焦耳热力学第一定律的实质能量守恒。
热力学第一定律的表达形式：能量不能凭空产生或消灭，只能从一种形式以严格的当量关系转换为另一种形式。不供给能量而可连续不断对外做功的机器叫第一类永动机。第一类永动机的创造是不可能实现的。隔离系统的能量为一常数。

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第5页/共85页
§1.1 热力学的研究对象
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。
第6页/共85页
§1.2 几个基本概念
（1）体系和环境
体系（System）
被划定的研究对象，亦称为物系或系统。
环境（surroundings）
体系以外并与体系有相互作用的部分。
第7页/共85页
T1 T2 T环 p1 p2 p环
dV 0
（4）绝热过程
Q0
（5）环状过程
dU 0
第17页/共85页
§1.2 几个基本概念
（4）热力学平衡
体系的诸性质不随时间而改变时的状态。它同时包括四个平衡：
热平衡（thermal equilibrium）机械平衡（mechanical equilibrium）相平衡（phase equilibrium）化学平衡（chemical equilibrium ）
第18页/共85页
§1.3 能量守恒——热力学第一定律 1 热和功的概念
热（heat）:系统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：
系统吸热，Q>0
系统放热，Q<0
热的本质是分子无规则运动强度的一种体现
计算热一定要与系统与环境之间发生热交换的过程联系在一起，系统内部的能量交换不可能是热。
水浴温度没有变化，即Q=0；由于体系是自由膨胀，所以体系没有对外做功，W=0；根据热力学第一定律得该过程的
U 0
第38页/共85页
从Gay-Lussac-Joule 实验得到：理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数

物理化学简明教程第四版

不能向右进展,必须使下式成立
rGm
Qp Kp e RT 61055
Qp
(
p pO2
)1/ 2,
pO2
2.810107 Pa
由于通常情况下空气中氧的分压总是大于以上数值,
因此锌在空气中总是能自发氧化为氧化锌。
§4.2 反响的根本吉布斯自由能变化
2. 物质的标准生成吉布斯自由能
规定：一切温度下，处于标准状态时各种最稳定单质的生成吉布斯自由能为0，那么由稳定单质生成单位物质量的某物质时，反应的标准吉布斯自由能变化 f G m就是该物质的标准生成吉布斯自由能。 rGm任意化学反应
移项积分，得：
ln K R H 0 T 1 R a ln T 2 R b T 6 R c T 2 I H 0 , I 为积分常数，可从已知条件或表值求得将平衡常数与Gibbs自由能的关系式代入，得： rG m H 0 a T ln T 2 b T 2 6 c T 3 I R T 这样可计算任何温度时的 rGm 或K
〔3〕从标准摩尔生成Gibbs自由能计算
rGm BfGm 'B
B
看书P118例题2.3
例题
有人认为经常到游泳池游泳的人中，吸烟者更容易受到有毒化合物碳酰氯的毒害，因为游泳池水面上的氯气与吸烟者肺部的一氧化碳结合将生成碳酰氯。现假设某游泳池水中氯气的溶解度为10-6〔摩尔分数〕，吸烟者肺部的一氧化碳分压为0.1Pa，问吸烟者肺部碳酰氯的分压能否到达危险限度0.01Pa。氯气的亨利常数为105Pa ，一氧化碳和碳酰氯的标准摩尔生成自由能分别为解：
那么标准平衡常数：
Kp
p(NH3) p(H2S)
p
p
14(p/ p

物理化学简明教程第四版课件07-0

主要参考书
印永嘉王学琳奚正楷张树永等编《物理化学简明教程》例题与习题，高等教育1996.6 孙德坤，沈文霞，姚天杨，《物理化学解题指导》，江苏教育出版社，1998.8. 王文清，高宏成，沈兴海编著，物理化学习题精解，上下册，科学出版社，1999. 傅玉普主编，物理化学重点热点导引与解题训练，大连理工大学出版社，2001. 李支敏，王保怀，高盘良编写，物理化学解题思路和方法，北京大学出版社，2002.11. 朱文涛编著，物理化学中的公式与概念，清华大学出版社，1998.
（2）多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。
（3）物理化学中出现的定理公式较多，学习时重要的定理（定律）、公式及其使用条件、适用范围、物理意义要牢记。抓住重点，自己动手推导公式。
（4）抓住每章重点，基本概念，基本公式；注意章节之间的联系，做到融会贯通。
（4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？
（5）夏天将室内电冰箱门打开可以降低室温吗？（6）硅胶为何能作干燥剂？人工降雨有何原理？
（7）为什么食品通常采用低温保藏法？
对我的要求和意见？
Email: liuwenping11@ 没有规矩，不成方圆
我的要求和想法
考试和分数
学期总评成绩＝平时×30％＋期末×70％平时成绩包括： 1.出勤10％，
物理化学主要研究对象
一）化学变化的方向与限度问题----化学热力学
举例：（1）碳？金刚石 2NH3 2H2O
（2）N2 + 3H2 （--化学动力学
举例：当代三大环境问题：“遮阳伞”破了，“棉被”太厚了，雨水变酸了。解决的关键：机理
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义

物理化学第四版课件

溶液常常作为化学反应的介质，可以影响化学反应速率和反应机
理。
物质分离与提纯
利用溶液的依数性可以进行物质的分离与提纯，例如渗透压法、
蒸馏法等。
相平衡的应用
相平衡在化工、制药、材料等领域有广泛的应用，例如通过相图可以了解药物在不同温度和压力下的稳定性，指导药物制备和储
存。
05
化学平衡与化学分析
物理化学的研究内容与学习方法
研究内容
物理化学包括化学热力学、化学动力学、表面与胶体化学、量子与统计力学等分支，涉及物质性质、反应机制和调控手段等方面。
学习方法
学习物理化学需要掌握基本概念和原理，注重实验技能的培养，善于运用数学工具进行计算和分析，同时要关注学科前沿动态，培养创新思维和解决问题的能力。
化学分析中的误差与数据处理
误差的分类
系统误差、偶然误差和过失误差。
误差的表示方法
绝对误差和相对误差。
数据处理方法
有效数字的修约、平均值的计算、标准偏差和变异系数的计算等。
提高分析准确度的方法
选择合适的分析方法、减小测量误差、消除干扰因素等。
06
电化学基础与应用
电化学基本概念与电池反应
电极电位与电池电动势
电极电位是电极与溶液界面上电荷分布的结果，而电池电动势是电池反应的驱动力。
电池反应与热力学
电池反应是氧化还原反应，其热力学可由吉布斯自由能变化来描述。
电池分类
根据电极材料和电解质类型，电池可分为多种类型，如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。
原电池与电解池的设计与应用
原电池设计
原电池是将化学能转化为电能的装置，其设计需要考虑电极材料、电解质、电流密度等因素。

物理化学简明教程第四版课件

B
§9.2 反应速率和速率方程
1. 反应速率的表示法反应速率：化学反应进行的快慢 dnB J B dt
§9.2 反应速率和速率方程
1. 反应速率的表示法对于体积一定的密闭体系，常用单位体积的反应速率r表示 J 1 1 dn 1 dC 1 d B
5.基元反应具有简单的级数。
6.不同反应若具有相同级数形式，一定具有相同的反应机理。
7.某化学反应式为A+B=C，则该反应为双分子反应。
§9.3 简单级数反应的动力学规律
r kA B

凡是反应速率只与反应物浓度有关，而且反应
级数，无论α、β、…或n都只是零或正整数的反应，通称为“简单级数反应”。简单反应都是简单级数反应，但简单级数反应不一定就是简单反应。具有相同级数的简单级数反应的速率遵循某些简单规律，本节将分析这类反应速率公式的微分形式、积分形式及其特征。
热力学与动力学的关系
动力学和热力学的关系是相辅相成的。经热力学研究认为是可能的，但实际进行时反应速率太小，则可以通过动力学研究，降低其反应
阻力，缩短达到平衡的时间。
经热力学研究认为是不可能进行的反应，则没有必要再去研究如何提高反应速率的问题了。过程的可能性与条件有关，有时改变条件可使原条件下热力学上不可能的过程成为可能。
2. 化学动力学发展简史 •19世纪后半叶，宏观反应动力学阶段。主要成就是质量作用定律和Arrhenius公式的确立，提出了活化能的概念。 •20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力学过渡阶段。 •20世纪50年代，微观反应动力学阶段。对反应速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过渡态理论，建立了势能面。发现了链反应，从总包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术的发展，开创了分子反应动态学。 1960年，交叉分子束反应，李远哲等人1986年获诺贝尔化学奖。

物理化学简明教程第四版课件07-10

( k1 k2 ) t

y
k1a k1 k 2
1 e
( k1 k 2 ) t

§10.1 典型复合反应动力学
3）平行反应的特征
y k1 ①特征：即产物之比等于速率常数之比 z k2
平行反应的特征
§10.1 典型复合反应动力学
②改变k1/k2的方法：欲使k1>k2
dC I、 A k (a x) 1 dt
dc B II、 K1 ( a x ) K 2 ( x y ) dt
dCC III、 k 2 (x y) dt
§10.1 典型复合反应动力学
②A、B、C浓度随时间变化规律
I、C A a x ae
k1t
ak1 k1t k 2 t II、C B x y (e e ) k 2 k1 k2 k1 k1t k 2 t III、C C y a 1 e e k 2 k1 k 2 k1
活性质点，同时产生两个或两个以上的新活性质点，
使反应像树枝状支链的形式迅速传递下去。因而反应速度急剧加快，引起支链爆炸。如果产生的活性质点过多，也可能自己相碰而失去活性，
使反应终止。
氢与氧气生成水汽的反应 2H2(g)+O2(g)→2H2O(g) (总反应)
这个反应看似简单，但反应机理很复杂，至今尚不十分清楚。但知道反应中有以下几个主要步骤和存在H、O、OH和HO2等活性物质。
为防止催化剂中毒，反应物必须预先净化
催化作用分类 1）均相催化催化剂与反应系统处在同一个相的称为均相催化。
如用硫酸作催化剂使乙醇和乙酸生成乙酸乙酯的反应是液相均相反应。 2）复相催化催化剂与反应系统处在不同相的称为多相催化。如用固体超强酸作催化剂使乙醇和乙酸生成乙酸乙酯的反应是多相催化反应。石油裂解、直链烷烃芳构化等反应也是多相催化反应。 3）生物催化（酶催化）如馒头的发酵、制酒过程中的发酵。

《物理化学第4版》第一章-4 热一律和热力学能ppt课件

也称为内能，是状态函数，单位为 J。
微观上理解：
系
系统内所有粒子的动能之和
统内
热力学能
系统内所有粒子间势能之和
部
的
所有粒子内部的能量之和
能
量
化学能，电子的能量，核能，放射能，其它未知的能量
2
二、热力学第一定律
热力学第一定律就是能量守恒与转化定律
封闭系统: U = Q + W
或 dU＝δQ＋δW
§1-4 热力学第一定律和热力学能
能量守恒定律的三位奠基人
英国物理学家 J. P. Joule (1818-1889)
德国物理学家 J. R. Mayer (1814-1878)
德国物理学家 H. Helmholtz (1821-18
一、热力学能 U
4
②能量既不能创生也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
③另一种说法：第一类永动机是不可能造成的。
一种既不靠外界提供能量，本身也不消耗能量，却可以不断对外作功的机器，称为第一类永动机。
5
封闭系统 U = Q + W
或
dU＝δQ＋δW
➢以此式为基础，表述热力学第一定律
a、适用条件：封闭系统； b、为经验式，非理论推导所得。其正确性表现为从热力学第一定律所导出的结论尚无一例与事实有矛盾；
c、热力学规定系统吸热，Q＞0，系统放热，Q＜0；环境作功，W＞0，系统作功，W＜0。
6
d、意义：封闭系统在任何热力学过程中，系统热力学能的增加等于系统吸收的热与环境作的功之和。
e、 dU＝δQ＋δW 是热力学第一定律的微分形式，
其意义为：封闭系统在微小的热力学变化中，系统热力学能的微量增加等于系统吸收的微量热与环境作的微量功之和。

1--复习--物理化学简明教程第四版课件07-1--最简版

热。
2019/2/19 3
功（work）:系统与环境之间传递的除热以外的其他能量都称为功，用符号W表示。
W的取号：
环境对系统作功，W>0 系统对环境作功，W<0
Q和W的单位都用能量单位 “J” 表示 Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。 Q和W的微小变化用符号" " 而不能用 "d " 表示
U 0
2019/2/19 18
从Gay-Lussac-Joule 实验得到：
理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数理想气体的等温过程：
U 0 H 0
2019/2/19
19
§1.7 热容
对于不发生相变和化学变化的均相封闭系统，
不做非膨胀功，热容的定义是：
U U (T , P)
则对于U微小变化
dU
如果是
U U dT dp T p p T
U U (T ,V )
dU
2019/2/19
U U dT dV T V V T
U U T V T p
V2

V2
V1
PdV
W PVg
ng RT
P(V2 V1 )
2019/2/19
14
§1.５
定容及定压下的热
U Q W
非体积功
根据热力学第一定律若发生一个微小变化
dU Q W Q We Wf
对于恒容而无非体积功的过程，dV
2019/2/19
32
虚线左边＞0，节流过程降温可以利用节流的降温效应使气体降温而液化。

物理化学讲义简明教程第四版课件07-3

AB
A ( n B )T , p ,nc (c B )
S S B ( n B )T ,p ,nc (c B )
G G B ( n B )T ,p ,nc (c B )
=B
§3.2 化学势
1. 化学势的定义
狭义定义：
G
B (nB)T,p,nc(cB)
保持温度、压力和除B以外的其它组分不变，体系的 Gibbs自由能随 nB 的变化率称为化学势，所以化学势就是偏摩尔Gibbs自由能。
Vn1V1n2V2
看书P90页习题1和习题2
所以有：
§3.1 偏摩尔量
U n B U B B
H n B H B B
A n B A B B
S n B S B B
G n B G B B nBB B
U
U
B
( nB
) T , p ,nc (c B )
H
HB
( nB
) T , p ,nc (c B )
§3.2 化学势
d G S d T V dp B dn B B
在定温定压条件下，
dG BdB n
若B dB n 0 ,则 d G 0 . 自发
若B dB n 0 ,则 d G 0 . 平衡
若 B dBn 0 ,则 d G 0 . 非自发
所以说化学势是决定物质传递方向和限度的强度因素，这就是化学势的物理意义。
使用偏摩尔量时应注意：
ZB def (nZB)T,p,nc(cB)
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Z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，改变度性质Z的变化值。

物理化学简明教程课件

。
环境领域
电化学在环境领域的应用包括污水处理、废气处理、土壤修复等
。
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相平衡条件与相图分析
相平衡条件
在一定的温度和压力下，不同相之间的化学成分和物理状态达到平衡。
相图分析
通过分析多相体系的组成、温度、压力等因素的变化，判断体系的相平衡状态。
化学平衡与相平衡的移动
化学平衡的移动
在一定条件下，化学反应的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
相平衡的移动
在一定条件下，不同相之间的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
性剂可以增加皮肤的吸收性，提高化妆品的效果。
06
CATALOGUE
电化学基础与应用
电极电位与电池电动势
电极电位
电极电位是表示电极反应达平衡时，电极的电极电位值。
电池电动势
电池电动势是指单位正电荷在电源内部从负极移到正极时非静电力所做的功。
原电池与电解池的工作原理及计算方法
原电池工作原理
原电池是一种将化学能转变为电能的装置，通过氧化还原反应将
物理化学简明教程课件
汇报人： 202X-12-21
contents
目录
• 物理化学概述 • 热力学基础 • 化学反应动力学 • 化学平衡与相平衡 • 表面化学与胶体化学 • 电化学基础与应用
01
CATALOGUE
物理化学概述
定义与性质
定义
物理化学是研究物质在化学反应中物理变化和化学变化的相互关系的科学。
物理化学在各领域的应用
01
02
03
04
医药领域
物理化学在药物研发、药物分析和药物作用机制研究中发挥
着重要作用。

物理化学简明教程(第4版)例题PPT全套课件

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20
例7 25℃、p下，使1mol水电解变成p下的H2和
O2，做电功424.6kJ, 放热139.0kJ。求Q, W, U, H
和fHm(H2O, l) 解 H2O(l) H2(g) + O2(g)
Vg=V(H2)+V(O2)
定温、定压的化学反应，当有电功时
Qp= – 139.0 kJ H
设 m克冰融化, H=H(冰)+H(水)=( m335-16.7103)J=0 m = 49.9 g 平衡后的状态为49.9g冰和150.1g水的0℃的冰水混合物,此过程的H =0J。
热力学第一定律例题
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6
例4 已知某实际气体的Cp,m 和J-T ，该气体经一定温
变压(p1p2)过程后的H=？
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8
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第一章热力学第一定律
例1 某理想气体从始态1经下列三个途径到达终态 2，求Q, W, U的表达式。已知CV , Cp 为常数
p 1 (p1 , V1 , T1)
(1) 1 →A →2 (2) 1 →B →2
(3) 1 →C →2
(2) 498K H2(g) + O2(g) H2O( g)
根据基尔霍夫公式
498
H (T2 ) H (T1) 298 CpdT
其中rHm(298K) = 241.8 kJmol-1
Cp= (33.6 27.2) JK-1mol-1 = 7.2 J K-1
H(T2) = H(T1)+Cp T rHm (498K)
T V
热力学第一定律例题
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11
焦耳系数

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热力学方法和局限性
•热力学的方法是一种演绎的方法, 它结合经验所得到的几个基本定律, 讨论具体对象的宏观性质.
•热力学的研究对象是大数量分子的集合体, 所得到的结论具有统计意义, 只反应它的平均行为, 而不适宜于个别分子的个体行为.
•热力学方法的特点:不考虑物质的微观结构和反应进行的机理.
•热力学方法的局限:可能性与可行性;变化净结果与反应细节; 宏观了解与微观说明及给出宏观性质的数值;
，密度，kg/m3；，粘度，Pa·s
一个教室。可以想象被分为N个区域。强度性质:不具有加和性 T=T1=T2=…… 广度(容量)性质:具有加和性 V=V1+V2+V3+…… 问题：密度是否为强度性质？
状态、状态函数、状态方程
• 系统的状态是系统一切宏观性质的综合表现。
• 状态和状态性质之间以及各个状态性质彼此之间互为函数关系。因此状态性质称为状态函数或热力学函数。
状态2
(6) 对抗恒定外压过程： p环＝常数
p1, T1
P环
状态1 循环过程
气体向真空膨胀（自由膨胀）
气体真空
(7) 自由膨胀过程： (向真空膨胀过程)。 P环＝0
热力学第一定律
• 热功当量焦耳（Joule）和迈耶(Mayer)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。即： 1 cal = 4.1840 J。
• 系统经历一过程的状态函数差值，只取决于系统的始末两态。用数学语言表达：状态函数在数学上具有全微分的性质，用符号d表示，如dV、dp。
• 系统经过一系列过程，回到原来的状态，即循环过程，状态函数数值的变化为零。
• 以上三个特征只要具备其中一条，其他两个特征就可以推导出来。
• 以上关于状态函数的特征可以反过来说：如果一个系统的有一个量符合上述三个特征之一，可以判定有某一状态函数的存在。
• 这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。
• 能量守恒定律到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：
• 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。
火是人类文明之源
热力学概论
热力学的研究对象
研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转换关系及其转换过程中所遵循的规律。
热力学共有三个基本定律：第一、第二、第三定律，都是人类经验的总结。第一、第二定律是热力学的主要基础。
化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和与化学现象相关的物理现象根据第一定律计算变化过程中的，根据第二定律判断变化的方向和限度。
(1) 定温过程：T1 = T2 ＝T环过程中温度恒定。
定温变化：T1 = T2 (2) 定压过程：p1＝p2＝p环
过程中压力恒定。
定压变化：p1 = p2
T1 p1,T2 P环
过程和途径
(3) 定容过程：V1 = V2 过程中体积保持恒定。
(4) 绝热过程：Q = 0 仅可能有功的能量传递形式。 (5) 循环过程：系统经一连串过程又回到始态。
举例：暖水瓶
状态和性质
• 用宏观可测性质包括压力(p)、体积(V)、温度(T)、质量(m)、物质的量(n)、物种(i)等来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。
• 广度性质: 又称为容量性质，其数值不仅与系统的性质有关, 与系统的大小也有关. 如体积V, 物质的量n等. 在一定条件下广延性质有加和性，在数学上是一次齐函数。
热力学平衡态
• 系统与环境间必须同时达到以下四个条件时, 才可认为系统达热力学平衡, 此时系统的状态称为热力学平衡态.
• 1.热平衡: 系统处处温度(T) 相等； • 2.力学平衡: 系统处处压力(p) 相等； • 3.相平衡:多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变； • 4.化学平衡: 系统内各化学反应达平衡.
• 系统的性质是彼此相互关联的，通常只要确定其中几个性质，其余随之而定，系统的状态也就确立了。确定系统状态的热力学性质之间的定量关系式称为状态方程。
• 例如，理想气体的状态方程可表示为： pV=nRT
状态函数的特征
• 系统的状态一定，它的每一个状态函数具有唯一确定的值。用数学语言表达：状态函数是系统状态的单值函数。
• 强度性质: 数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。
• 一般而言, 两个广度量的比值是一强度量,如
密度： = m/V
摩尔体积：Vm = V/n • 指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。
p，压力或者压强， N/m2（帕斯卡）， Pa; 1pø=0.1MPa,热力学标准压力;常压101325 Pa T，温度，K ， T/K= t/℃+273.15; V，体积，m3；
• 系统与环境之间的边界可以是实际的，也可以是想象的。
系统分类
• 热力学上因系统与环境间的关系不同而将其分为三种不同
的类型:
• 开放系统 : 系统与环境之间既有能量，又有物质的交换；
• 封闭系统: 系统与环境间只有能量的交换没有物质的交换；
• 隔离系统: 系统与环境间既无能量又无物质的交换。 • 注意：系统+环境=孤立系统。
•热力学具有极其牢固的实验基础, 具有高度的普遍性和可靠性.
系统与环境
几个基本概念
• 系统在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与
其余分开，这种分离可以是实际的，也可。
• 环境与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为
环境或外界。
平衡态？稳态？
一金属棒分别与两个恒温热源相接触，经过一定时间后，金属棒上各指定点的温度不再随时间而变化，此时金属棒是否处于热力学平衡态？
T2
T1
过程和途径
• 热力学系统发生的任何状态变化称为过程。 • 完成某一过程的具体步骤称为途径。
如: pVT变化过程、相变化过程、化学变化过程
几种主要的p,V,T变化过程
热功当量
焦耳：J.P.Joule 1818-1889
1 cal = 4.1840 J