物理化学简明教程(第四版)第一章 热力学第一定律..
物理化学简明教程-课件
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。
物理化学简明教程第四版第一章
第一类永动机是不可能制成的。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/2/2
（4）热力学第一定律
例题1：设一电阻丝浸入水中，接上电源通电一段时间。 若选择不同系统，问：U，Q 和 W 为正负还是零？
绝热
水
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/2/2
（4）热力学第一定律
返回
2020/2/2
（5）功和热
功的种类
机械功 W fdl 电功 W EdQ 体积功 W pdV 表面功 W s dA
f、E、p、s为强度性质 l、Q、V、A为容量性质
强调：Q和W都不是状态函数，与变化途径有关
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/2/2
返回
2020/2/2
2.4 体积功
（1）体积功
设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压p外， 经4 种不同途径，体积从 V1 膨胀到 V2 所作的功。
•能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不 考虑变化所需要的时间。
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。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/2/2
2.2 几个基本概念
（1）系统和环境
系统：把一部分物体从其它部分划分出来作为研究的对 象，这一部分物体即称为系统。 环境：系统以外并且与系统有相互作用的部分称为环境。
强度性质： 与系统的数量无关，不具有加和性，如 温度、压力等。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/2/2
（2）状态和状态函数
•状态函数的特性：只取决于系统的起始和最终状态。 •状态函数在数学上具有全微分的性质： 系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
物理化学知识点总结(热力学第一定律)
热力学第一定律一、基本概念1.系统与环境敞开系统：与环境既有能量交换又有物质交换的系统。
封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统。
（经典热力学主要研究的系统）孤立系统：不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。
2.状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度T、压强p、体积V等。
根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。
广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性，是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大a倍，则相应的广度函数便扩大a倍。
强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关，如温度，压力，密度，摩尔体积等。
注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值。
二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明：dU表示微小过程的内能变化，而δQ和δW则分别为微小过程的热和功。
它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而δQ和δW不是微分。
或者说dU与过程无关而δQ和δW却与过程有关。
这里的W既包括体积功也包括非体积功。
以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。
它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式，显然这种说法对于敞开系统没有意义。
三、体积功的计算1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时，便克服外力做功。
将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中，活塞上部施加外压。
当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl，此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力F与活塞上移距离dl的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦，所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。
物理化学简明教程件PPT课件
§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
2023年大学_物理化学简明教程(邵谦著)课后答案下载
2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载绪论0.1 物理化学的研究对象及其重要意义0.2 物理化学的研究方法0.3 学习物理化学的方法第一章热力学第一定律(一)热力学概论1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念(二)热力学第一定律1.3 能量守恒--热力学第一定律1.4 体积功1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的热力学能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的节流膨胀(三)热化学1.10 化学反应的热效应1.11 生成焓及燃烧焓1.12 反应焓与温度的关系--基尔霍夫方程思考题第二章热力学第二定律2.1 自发过程的共同特征2.2 热力学第二定律的经典表述2.3 卡诺循环与卡诺定理2.4 熵的概念2.5 熵变的计算及其应用2.6 熵的物理意义及规定熵的计算2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数2.8 热力学函数的?些重要关系式2.9 厶C的计算__2.10 非平衡态热力学简介思考题第三章化学势3.1 偏摩尔量3.2 化学势3.3 气体物质的化学势3.4 理想液态混合物中物质的化学势 3.5 理想稀溶液中物质的化学势3.6 不挥发性溶质理想稀溶液的依数性 3.7 非理想多组分系统中物质的化学势思考题第四章化学平衡4.1 化学反应的方向和限度4.2 反应的标准吉布斯函数变化4.3 平衡常数的各种表示法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6 其他因素对化学平衡的影响思考题第五章多相平衡5.1 相律(一)单组分系统5.2 克劳修斯一克拉佩龙方程5.3 水的相图(二)二组分系统5.4 完全互溶的双液系统__5.5 部分互溶的双液系统__5.6 完全不互溶的双液系统5.7 简单低共熔混合物的固一液系统 5.8 有化合物生成的固一液系统__5.9 有固溶体生成的固一液系统(三)三组分系统5.10 三角坐标图组成表示法__5.11 二盐一水系统__5.12 部分互溶的三组分系统思考题第六章统计热力学初步6.1 引言6.2 玻耳兹曼分布6.3 分子配分函数6.4 分子配分函数的求算及应用第七章电化学(一)电解质溶液7.1 离子的迁移7.2 电解质溶液的电导7.3 电导测定的应用示例7.4 强电解质的活度和活度系数__7.5 强电解质溶液理论简介(二)可逆电池电动势7.6 可逆电池7.7 可逆电池热力学7.8 电极电势7.9 由电极电势计算电池电动势7.10 电极电势及电池电动势的应用(三)不可逆电极过程7.11 电极的.极化7.12 电解时的电极反应7.13 金属的腐蚀与防护__7.14 化学?源简介第八章表面现象与分散系统(一)表面现象8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.2 纯液体的表面现象8.3 气体在固体表面上的吸附 8.4 溶液的表面吸附8.5 表面活性剂及其作用(二)分散系统8.6 分散系统的分类8.7 溶胶的光学及力学性质8.8 溶胶的电性质8.9 溶胶的聚沉和絮凝8.10 溶胶的制备与净化__8.11 高分子溶液思考题第九章化学动力学基本原理9.1 引言9.2 反应速率和速率方程9.3 简单级数反应的动力学规律9.4 反应级数的测定9.5 温度对反应速率的影响9.6 双分子反应的简单碰撞理论9.7 基元反应的过渡态理论大意__9.8 单分子反应理论简介思考题第十章复合反应动力学10.1 典型复合反应动力学10.2 复合反应近似处理方法10.3 链反应__10.4 反应机理的探索和确定示例10.5 催化反应10.6 光化学概要__10.7 快速反应与分子反应动力学研究方法简介思考题附录Ⅰ.某些单质、化合物的摩尔热容、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数及标准摩尔熵Ⅱ.某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓(298K)Ⅲ.不同能量单位的换算关系Ⅳ.元素的相对原子质量表Ⅴ.常用数学公式Ⅵ.常见物理和化学常数物理化学简明教程（邵谦著）：内容简介本教材自8月出版以来,受到了广大读者,特别是相关高校师生的厚爱,并被许多高校选作教材。
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
本文为物理化学简明教程第四版课后练习题，包含答案。
主要介绍了热力学和
量子化学方面的知识。
第一章热力学基础
1.1 热力学第一定律
1.1.1 以下哪种是热力学第一定律的表述？
A. 热量是一个守恒量
B. 能量不能被消灭，只能转化成其他形式
C. 系统的内能等于热量和功的代数和
答案：C
1.1.2 如果一个系统的内能增加了100 J，并且从系统中流出了30 J 的热量，那么系统所做的功是多少？
答案：70 J
1.2 热力学第二定律
1.2.1 以下哪种是最常用的热力学第二定律的表述？
A. 任何热量都不能从低温物体传递到高温物体，除非做功
B. 热力学过程的总熵永远不会减少
C. 热力学系统是一个孤立的系统
答案：B
1.2.2 熵的单位是什么？
答案：J/K
第二章量子力学基础
2.1 波粒二象性
2.1.1 波长为400 nm的光的能量是多少？
答案：4.94×10^-19 J
2.1.2 电子穿过双缝的实验表明电子具有波粒二象性。
在哪些情况下，电子的波动性会更加显著？
答案：在动量较小和物体尺寸较大的情况下
2.2 氢原子的结构
2.2.1 氢原子基态的能量是多少？
答案：-2.18×10^-18 J
2.2.2 在电子半径平方的图像中，哪些区域表示电子最有可能出现？
答案：波峰处
总结
本文介绍了物理化学中的热力学和量子化学方面的知识，包含了相关的课后练习题，答案也一并给出。
希望这些例题能够帮助读者更好地理解物理化学的相关知识。
物理化学简明教程(印永嘉)-热力学第一定律169911394
第一章 热力学第一定律
返回目录
退出
21
1.热力学能（内能）的概念
(1)热力学能：除整体动能、整体势能以外的系统中一切形式的 能量(如分子的平动能、转动能、振动能、电子运动能及原 子核内的能等等)。
(2)热力学能是系统的状态函数。(证明见下页)
(3)热力学能是容量性质。 (4)热力学能的绝对值现在无法测量，但对热力学来说，重要的
W3 = – ∫nRT dV/V
= nRT ln(V1/V2)
第一章 热力学第一定律
返回目录
退出
30
比较三者大小（绝对值）： 膨胀过程：以可逆膨胀做功最大； 压缩过程：以可逆膨胀做功最小；
但是，可逆过程的膨胀功和压缩功相等。
第一章 热力学第一定律
返回目录
退出
31
2. 可逆过程
系统恢复原状的同时，环境也恢复原状，没有 留下任何永久性的变化，这样的过程叫做可逆过 程。
Zn
定温定压下在烧 杯中进行
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
定温定压下在原电 池中进行
第一章 热力学第一定律
返回目录
退出
16
4. 热力学平衡系统
系统与环境间 无物质、能量的交换，系统各状态性质均不 随时间而变化时，称系统处于热力学平衡
热力学平衡系统必须同时处于下列四个平衡: 热平衡;机械平衡; 化学平衡;相平衡
则环境也恢复原状，所以为可逆过程。
第一章 热力学第一定律
返回目录
退出
33
可逆过程的特点：
1.系统始终无限接近于平衡——准静态过程; 2.可逆过程无限缓慢; 3. p外=p±dp 推动力和阻力只差一个无限小; 4.可逆过程系统所做的功最大，环境对系统所做的功最小。
《物理化学第4版》第一章-4 热一律和热力学能ppt课件
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。
物理化学简明教程第四版第一章
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2011-11-11
1.2 几个基本概念：
强度性质（intensive properties）性质与物质的数 量无关的物理量,不具有加和性，如T，p，ρ，η 它的数值取决于系统自身的特点。在数学上是零 次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强 度性质，如摩尔热容。 广度量与广度量之比即得强度量。 如Vm，Cp，m ，Um 广度量与强度量的乘积为广度量。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2011-11-11
1.2 几个基本概念：
三.状态函数和状态方程
1.状态函数(statefunction).系统的一些性质， 其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统 的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始 态和终态，而与变化的途径无关。具有这种 特性的物理量称为状态函数
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2011-11-11
热力学的方法和局限性
热力学方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。 •只考虑变化前后的净结果，不考虑物质 的微观结构和反应机理。 •能判断变化能否发生以及进行到什么程 度，但不考虑变化所需要的时间。 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。
2011-11-11
1．3 热力学第一定律 • • • • 通常，系统的总能量由三部分组成： （1）系统整体运动的动能（T） （2）系统在外力场中的位能（V) （3）内能 （U）
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2011-11-11
1．3 热力学第一定律
二.内能的概念
1.定义
内能（internal energy)以前称为热力学能 （thermodynamic energy）,它是指系统内部能量的总 和，包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动 能（内动能，与T有关）、电子能、核能以及各种粒子 之间的相互作用位能（内位能 决定于分子间距或体积） 等。
物理化学简明教程第四版课后习题答案
物理化学简明教程第四版课后习题答案物理化学简明教程第四版课后习题答案物理化学是一门研究物质的性质、结构和变化规律的学科。
它是化学和物理学的交叉领域，涉及到了许多基本概念和理论。
为了帮助学生更好地理解和掌握物理化学的知识，教材通常会提供一些课后习题。
下面是物理化学简明教程第四版课后习题的答案。
1. 习题一：化学平衡答案：化学平衡是指化学反应在一定条件下达到动态平衡的状态。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度保持不变，但是反应仍在进行。
平衡常数K是描述平衡状态的一个重要参数，它的大小决定了反应的方向和强度。
平衡常数的计算方法是根据反应物和生成物的浓度之比来确定。
2. 习题二：热力学答案：热力学是研究能量转化和能量传递的学科。
热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒。
热力学第二定律是热力学不可逆性原理，它表明自然界中存在着一种趋势，即熵增加的趋势。
熵是描述系统无序程度的物理量，熵增加意味着系统的无序程度增加。
3. 习题三：电化学答案：电化学是研究电与化学反应之间相互作用的学科。
电化学反应可以分为两类：电解反应和电池反应。
电解反应是指在外加电势的作用下，将化学物质分解成离子的反应。
电池反应是指利用化学反应产生电能的反应。
电化学反应的关键是电子的转移，它通过氧化还原反应来实现。
4. 习题四：量子力学答案：量子力学是研究微观世界的物理学理论。
它描述了微观粒子的运动和相互作用。
量子力学的基本假设是波粒二象性，即微观粒子既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
量子力学的基本方程是薛定谔方程，它描述了微观粒子的波函数演化规律。
波函数可以用来计算微观粒子的位置、动量和能量等物理量。
5. 习题五：分子动力学答案：分子动力学是研究分子运动的理论和方法。
它基于牛顿力学和统计力学的原理，通过求解分子运动方程来描述分子的运动轨迹。
分子动力学可以用来研究分子的结构、动力学性质和相互作用。
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。
物理化学第四版印永嘉答案
物理化学第四版印永嘉答案【篇一：2、《物理化学》教学大纲(化学专业)】xt>一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：physical chemistry （三）课程代码：15030100 15030101 （四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。
是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。
它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。
它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。
（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。
（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。
物理化学知识点总结[物理化学知识点归纳]
![物理化学知识点总结[物理化学知识点归纳]](https://img.taocdn.com/s3/m/ea35e0ce227916888586d7c1.png)
物理化学知识点总结[物理化学知识点归纳]热力学第一定律...............................................................................（1）第二章热力学第二定律. (3)第三章化学势 (7)第四章化学平衡 (10)第五章多相平衡 (12)第六章统计热力学基础 (14)第七章电化学 (16)第八章表面现象与分散系统 (20)第九章化学动力学基本原理 (24)第十章复合反应动力学 (27)物理化学知识点归纳根据印永嘉物理化学简明教程第四版编写，红色的公式要求重点掌握，蓝色的公式掌握。
第一章热力学第一定律本章讨论能量的转换和守恒，其目的主要解决变化过程的热量，求功的目的也是为了求热。
1. 热力学第一定律热力学第一定律的本质是能量守恒定律，对于封闭系统，其数学表达式为∆U =Q +W 微小过程变化：d U =δQ +δW只作体积功：d U =δQ −p e d V 理想气体的内能只是温度的函数。
2. 体积功的计算：δW V =−p 外d VW V =−∫p 外d VV 1V 2外压为0（向真空膨胀，向真空蒸发）：W V =0；恒容过程：W V =0恒外压过程：W V =−p 外(V 2−V 1) 恒压过程：W V =−p (V 2−V 1) 可逆过程：W V =−∫V 2V 1p d V （主要计算理想气体等温可逆、绝热可逆过程的功）3. 焓和热容由于大多数化学反应是在等压下进行的，为了方便，定义一个新的函数焓：H =U +pV焓是状态函数，是广度性质，具有能量，本身没有物理意义，在等压下没有非体积功的热效应等于焓的改变量。
等容热容：C V = δQ V⎛∂U ⎛=⎛⎛ d T ⎛∂T ⎛V等压热容：C p =δQ p⎛∂H ⎛=⎛⎛ d T ⎛∂T ⎛p对于理想气体：C p −C V =nR4. 理想气体各基本过程中W 、Q 、∆U 、∆H 的计算5. 焦耳-汤姆逊系数µ=⎛⎛∂T ⎛1⎛∂H ⎛=−⎛⎛⎛，用于判断气体节流膨胀时的温度变化。
物理化学第1章 热力学第一定律及其应用
Q U W U H=40.69kJ
37.59kJ
§2.6 理想气体的热力学能和焓
一、理想气体U
理想气体有两个基本特点：a 分子本身不占有体积 b分子间没有相互作用力
理气内能只是温度的函数，即 U =f (T )
具体写成数学式为：
功可以分为：
体积功：本教材又称膨胀功 定义——由于系统体积变化而与环境交换的功 We
非体积功：也称非膨胀功，其他功 指体积功以外的功 Wf 热力学中一般不考虑非膨胀功
四、数学表达式
设想系统由状态（1）变到状态（2），系统与环
境的热交换为Q，功交换为W，则系统的热力学能的变
化为：
U U2 U1 QW
二、内能（热力学能）
1.定义：指系统内部能量的总和， 包括分子运动的平动能、 分子之间相互作用的位能、 分子内部的所有能量 符号：U
系统总能量通常（E ）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）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，所以只注意内能
对于微小变化
dU Q W
说明：（1）W指的是总功，包括We、Wf （2）适用范围：封闭体系 、孤立体系 (没有物质交换的体系)
§2.4 体积功 W Fdl
一、体积功的计算 pi > pe We FedlFe AAdlpedV
公式说明：
（1）不管体系是膨胀还是压缩，体积功都用-p外dV表示； （2）不用-pdV表示；p指内部压力， p外指外压，也不能用-p外V、 -Vdp外表示。
§2.3 热力学的一些基本概念
一、系统与环境
物理化学简明教程第四版复习资料
第九章 化学动力学基本原理质量作用定律r = k[A]a [B]b ；质量作用定律只适用于基元反应。
（简单反应和复合反应中的各基元反应）简单反应都是简单级数反应，但是简单级数反应不一定是简单反应一级反应：xx a a c c t k -=-==11lnln ln01；c c k t 01ln 1= 1）k1单位：s-12）半衰期t1/2：当c=1/2c0时所需时间110012/16932.02ln 2/ln 1k k c c k t ===；t ½ 与起始浓度c0无关。
阿累尼乌斯公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1212211211)()(ln T T T T R E T T R E T k T k a a ； 26.20/106.12ln ln 3+⨯-=+-=KT A RT E k aEa =12.6 ×10^3×R=104.8kJ · mol-1 lnA=20.26A = e^20.26 = 6.29 ×10^8 mol-1·dm3·s-1第八章 表面现象与分散系统 表面张力σ 单位：N/m物理意义：表面紧缩力定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意单位长度上的紧缩力。
影响表面张力的因素：1. 物质的种类及共存相的种类（性质）；2. 温度影响：前者<0，即温度升高，表面张力变小拉普拉斯公式：rp σ2=∆ r ：曲率半径。
r 越大，Δp 越小；平面时r 趋近于无穷大，Δp=01.不管是凸液面，还是凹液面，附加压力的方向总是指向球心，即球内的压力一定大于球外的压力；2. 液膜（肥皂泡）Δp=4σ/rKelvin 公式：(液相) P'=P+2σ/r ；(气相) pr 凹（液中气泡）：r 取负值，pr < p ；凸（小液滴）：r 取正值，pr > p人工降雨（过饱和蒸气）高空中没有灰尘,水蒸汽可达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。
第一章 热力学第一定律思考题(答案)
第一章热力学第一定律思考题1. 下列说法中哪些是不正确的？（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不作功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）作功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。
【答】（1）不一定正确。
绝热条件可以保证系统和环境之间没有热交换，封闭条件可以保证系统和环境之间没有物质交换。
但是单单这两个条件不能保证系统和环境之间没有其他能量交换方式，如作功。
当绝热封闭的系统在重力场中高度发生大幅度变化时，系统和地球间的作功不能忽略，系统的状态将发生变化。
（2）正确。
（3）不正确。
系统和环境间发生物质交换时，可以作功又吸热，但显然不是封闭系统。
为了防止混淆，一般在讨论功和热的时候，都指定为封闭系统，但这并不意味着发生物质交换时没有功和热的发生。
但至少在这种情况下功和热的意义是含混的。
（4）正确。
当发生化学作用（即系统和环境间物质交换）时，将同时有热和功发生，而且还有物质转移，因此是敞开系统。
2. 一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为系统，则△U、Q、W为正？为负？或为零？【答】因为容器是刚性的，在不考虑存在其它功的情况下，系统对环境所作的功的W = 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q = 0；根据热力学第一定律△U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化△U = 0。
3. 若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和△U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态；（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态。
【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。
Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只要过程不完全确定，Q、W 的数值就可能不确定。
- 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、"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、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)。
(4) 热力学平衡
• 如果系统与环境之间没有任何物质和能 量交换，系统中各个状态性质又均不随 时间而变化，则称系统处于热力学平衡 态。包括四个平衡： • 1．热平衡。系统各个部分之间没有温度 差； • 2．机械平衡, 压力相同； • 3．化学平衡; • 4．相平衡。
§1.3 能量守恒——热力学第一定律
• ⑤ 循环过程 • 系统由始态经一连串过程又回复到始态的过程叫循 环过程。 • 循环过程中，所有的状态函数的改变量均为零 • ΔT = 0， ΔU = 0 等． • ⑥ 对抗恒定外压过程 • 系统在体积膨胀的过程中所对抗的环境的压力， • ⑦ 自由膨胀过程 (向真空膨胀) • 如图l—1所示，左球内充有气体， • 右球内呈真空，活塞打开后．气体 • 向右球膨胀，叫自由膨胀过程 • （或叫向真空膨胀过程)．
• (1) 热力学能（内能）的概念 • 系统内部的能量叫做“热力学能”或者 “内能”，用符号U来表示。 • 热力学能U包括了系统中一切形式的能量， 如分子的移动能、转动能、振动能、电 子运动能及原子核内的能等等，但系统 整体的动能和位能不包括在内。 • 热力学能是状态函数。
• ΔU＝UB-UA • U=f(T,V)
• 理想气体膨胀，则有p＝nRT/V
W
V2 V2 dV V2 nRT dV nRT nRTT ln p2
(1.8)
(2)可逆过程与不可逆过程
• 某过程进行之后系统恢复原状的同时， 环境也能恢复原状而未留下任何永久性 的变化，则该过程称为“热力学可逆过 程”。 • 如果系统发生了某一过程之后，在使系 统恢复原状的同时，环境中必定会留下 某种永久性变化，即环境没有完全复原， 则此过程称为“热力学不可逆过程”。
W p外 (V2 V1 ) [105 (50 15) 103 ]J 3500J
•
(2)此过程为理想气体定温可逆过程，故：
W nRT ln V2 50 2 8.314 298 ln J 5966J V1 15
(2) 状态和状态性质(状态函数)
• 状态(State) 热力学系统所指的状态，是由系 统的性质所确定的。这些性质是指化学成分， 数量，形态（固，液，气），p，T，V等。 • 反之，当系统的状态一旦被确定以后，那么它 的各项性质就会有一个确定的值。 • 状态函数：描述系统状态的宏观性质（如p，T， V 等）称为状态函数。
状态性质可以分为两类
• 1．容量性质，或称广度性质 • 有加和性，是系统中各部分该性质数值 的总和。例如， V，Cp等。 • 2. 强度性质，这种性质的数值与系统中 物质的量无关；没有加和性。例如， T， p,η，ρ等。
(3)过程和途径
过程(process)：在一定环境条件下，系统由始态变化 到终态的经历。 途径(path)：系境由始态变化到终态过程的具体步骤。 系统的变化过程分为：p，V，T变化过程， 相变化 过程，化学变化过程等。
热力学可逆过程有以下特征
• 1．可逆过程进行时，系统始终无限接近 于平衡态。可以说，可逆过程是由一系 列连续的、渐变的平衡态所构成的； • 2．可逆过程进行时，过程的推动力与 阻力只相差无穷小； • 3. 系统进行可逆过程时，完成任一有 限量变化均需无限长时间； • 4．在定温的可逆过程中，系统对环境 所作之功为最大功；环境对系统所作之 功为最小功。
几种主要的 p，V，T 变化过程
• ① 定温过程 • 若过程的始态，终态的温度相等，且过程中的温 度等于环境的温度，即Tl＝T2=T环，叫定温过程． • ② 定压过程 • 若过程的始态，终态的压力相等，且过程中的压 力恒定等于环境的压力，即p1=p2=pex，叫定压过程。 • ③ 定容过程 • 系统的状态变化过程中体积保持恒定，V1=V2， 为定容过程． • ④ 绝热过程 • 与环境间而无热的交换，即Q=0，叫绝热过程．
第一章
热力学第一定律
§1.1 热力学的研究对象
• • (1) 研究过程的能量效应； • (2) 判断某一热力学过程在一定条件下 是否可能进行。
§1.2 几个基本概念
• (1)系统和环境
系统可分为三种
敞开系统，有能量 和物质交换； 密闭系统，有能量 交换，无物质的交换； 隔绝系统，既无能 量，又无物质交换。
图1.3 体积功
功与途经有关的例子
• 1．气体向真空膨胀， W=0
• 2．气体在恒定外压的情况下膨胀
W p外dV p外 (V2 V1 )
V1
V2
pV work (
点击园柱播放
)
3 可逆膨胀
W p外dV ( p dp)dV pdV
V1 V1 V1 V2 V2 V2
例题1
• 在25℃时，2mol H2的体积为15dm3，此气体(1) 在定温条件下(即始态和终态的温度相同），反 抗外压为105Pa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。 • 解 (1)此过程的p外恒定为105Pa而始终不变， 所以是一恒外压不可逆过程，应当用(1.6) ：
U U dU dT dV T V V T
1.2
• U的单位是焦耳，J。为容量函数。
(2) 功和热的概念
• 由于系统与环境之间的温度差而造成的能量传 递称为“热”；用符号Q来表示，根据IUPAC 的建议系统吸热为正值，而系统放热为负值。 • 除了热以外，在系统与环境之间其它形式的能 量传递统称为“功”。符号W来表示，以系统 对环境作功为负值，而以环境对系统作功为正 值。
(3)热力学第一定律的数学表达式
• ΔU＝Q＋W
• dU=δQ+δW
§1.4 体积功
• (1)体积功 • 因系统体积变化而引起的系统与环境间 交换的功称为体积功。
• • • • • • •
δW＝–ƒ外dl ＝– p 外 · Adl ＝–p外dV 注意： 无论膨胀或压缩 均用此式计算体积功 功为途经有关。