第三章 物理化学法
物理化学第三章(简)
(10)
有简并度时定域体系的微态数
S 定位＝kN ln ∑ g i e
i
− ε i / kT
U + T
− ε i / kT
A定位＝ − NkT ln ∑ g i e
i
有简并度时离域体系的微态数
同样采用最概然分布的概念， 同样采用最概然分布的概念，用Stiring公 公 式和Lagrange乘因子法求条件极值，得到微态 乘因子法求条件极值， 式和 乘因子法求条件极值 数为极大值时的分布方式 N i* 离域子）为： （离域子）
)N
N!
U + T
A非定位＝ − kT ln
(∑ g i e −ε i / kT ) N
i
N!
Boltzmann公式的其它形式
能级上粒子数进行比较， 将 i 能级和 j 能级上粒子数进行比较，用最概然分布公式相 比，消去相同项，得： 消去相同项，
− ε i / kT
N gi e = − ε j / kT N g je
简并度增加，将使粒子在同一能级上的微态数增加。 简并度增加，将使粒子在同一能级上的微态数增加。
有简并度时定域体系的微态数
个粒子的某定位体系的一种分布为： 设有 N 个粒子的某定位体系的一种分布为：
能级 各能级简并度 一种分配方式
ε1 , ε 2 , ⋅ ⋅⋅, ε i
g1 , g 2 , ⋅ ⋅⋅, gi N1 , N 2 , ⋅ ⋅⋅, N i
等概率假定
对于U, 确定的某一宏观体系， 对于 V 和 N 确定的某一宏观体系，任何一个可能出 现的微观状态， 有相同的数学概率， 现的微观状态 ， 都 有相同的数学概率 ， 所以这假定又称为 等概率原理。 等概率原理。 等概率原理是统计力学中最基本的假设之一 ， 它与求 等概率原理 是统计力学中最基本的假设之一， 是统计力学中最基本的假设之一 平均值一样，是平衡态统计力学理论的主要依据。 平均值一样，是平衡态统计力学理论的主要依据。 例如，某宏观体系的总微态数为 Ω ，则每一种微观状态 P 例如， 出现的数学概率都相等， 出现的数学概率都相等，即：
《物理化学》第三章(化学平衡)知识点汇总
第三章：化学平衡
第三章 化学平衡
化学反应的平衡条件
aA dD
dG SdT Vdp B dnB
B
gG hH
等温等压条件下：
AdnA DdnD GdnG HdnH
dG BdnB
B
35
根据反应进度的定义：
d
$
化学反应的等温方程式
40
平衡常数表示法
一、理想气体反应标准平衡常数
K$
pG pH p$ p$ eq eq p A pD p$ p$ eq eq
a d
g
h
K $ (1)
pNH3 $ p
g h nG nH a d nA nD
项减小，温度不变时， K
$
为一常数，则
项增大，平衡向右移动。
谢谢观看！！！
p Kn K p nB B
Kn
与温度、压力及配料比有关
45
复相化学反应 在有气体、液体及固体参与的多相体系中，如果凝聚相 （固相及液相）处于纯态而不形成固溶体或溶液，则在常 压下，压力对凝聚相的容量性质的影响可以忽略不计，凝 p p CaCO (s) CaO(s) CO ( g ) K p p 聚相都认为处于标准态。因此，在计算平衡常数时只考虑 气相成分。
$
$ ln K $ r H m 0, 0 T $ d ln K $ 0 r H m 0, dT
$ ln K $ r H m T RT 2 p
K $ 随温度的升高而增加 K
$
随温度的升高而降低
物理化学第三章课后答案完整版
物理化学第三章课后答案完整版第三章热⼒学第⼆定律3.1 卡诺热机在的⾼温热源和的低温热源间⼯作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从⾼温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的⾼温热源和的低温热源间⼯作，求：（1）热机效率；（2）当从⾼温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的⾼温热源和的低温热源间⼯作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从⾼温热源吸热及对环境所作的功。
解：（1）(2)3．4 试说明：在⾼温热源和低温热源间⼯作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率⼤于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向⾼温热源，⽽违反势热⼒学第⼆定律的克劳修斯说法。
证：（反证法）设 r ir ηη>不可逆热机从⾼温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向⾼温热源放热则若使逆向卡诺热机向⾼温热源放出的热不可逆热机从⾼温热源吸收的热相等，即总的结果是：得⾃单⼀低温热源的热，变成了环境作功，违背了热⼒学第⼆定律的开尔⽂说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 ⾼温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从⾼温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作⽆限⼤，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的⾼温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从⾼温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上⾯三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知⽔的⽐定压热容。
今有1 kg，10℃的⽔经下列三种不同过程加热成100 ℃的⽔，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
高分子物理化学 第三章
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
粘度法（粘均分子量）
该法是目前最常用的方法之一。 溶液的粘度除了与分子量有关，还取决 于聚合物分子的结构、形态和尺寸， 因此，粘度法测分子量只是一种相对 的方法。
根据上述关系由溶液的粘度计算聚合物 的分子量。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
例如尼龙6：
H2N(CH2)5CO NH(CH2)5CO n NH(CH2)5COOH
COOH 一头 （中 NH2 ，一头 间已无这两种基团），可用酸碱滴 定来分析端氨基和端羧基，以计算 分子量。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
计算公式：
W——试样质量 n——试样摩尔数 ne——试样中被分析的端基摩尔数 Z——每个高分子链中端基的个数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
C —— 溶液的浓度
—— 溶剂的沸点升高常数
—— 溶剂的冰点降低常数
—— 溶质分子量
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
一些溶剂的沸点升高常数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
一些溶剂的冰点降低常数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
特 点
可证明测出的是 ； 对缩聚物的分子量分析 应用广泛； 分子量不可太大，否则 误差太大。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
溶液依数性法
小分子：
稀溶液的依数性：稀溶液的 沸点升高、冰点下降、蒸汽压下 降、渗透压的数值等仅仅与溶液 中的溶质数有关，而与溶质的本 性无关的这些性质被称为稀溶液 的依数性。
废旧橡胶的回收利用
废旧橡胶的回收利用——胶粉的物理化学法制备摘要胶粉是废旧橡胶经过机械粉碎制得的颗粒状粉体,具有致密的交联网络结构,但被人们长期使用的废旧橡胶表面已失去活性,因此,胶粉在应用到其他材料时,与基质材料的相容性很差,导致复合材料的性能不理想。
然而,对胶粉进行表面改性,是解决这一瓶颈的关键所在。
本文针对胶粉的再利用难题,开展了一系列的胶粉表面改性的研究工作:采用微波脱硫改性方法和机械力化学改性方法对胶粉改性,进而将改性胶粉应用到橡胶材料中制备了胶粉/天然橡胶硫化胶,并探讨了两种方法的改性效果。
最后,为进一步扩大胶粉的应用领域,结合机械力化学改性方法制备了改性胶粉/丁腈橡胶发泡材料,并研究了其相关性能。
本文主要采用纯度为90%以上的胶粉为原料,研究了该胶粉与橡胶基质中的应用情况。
关键词：精细胶粉; 粒度; 物理化学法; 延伸率; 抗拉强度;江阴职业技术学院毕业论文（设计）Recycling of Waste Rubber——Ultrasonic Desulphurization and Re-vulcanizedAbstractWaste rubber powder (WRP) is granular powder which is made from waste rubber grinded by machines.Waste rubber powder (WRP) with dense cross-linked network structure has lost its surface activity, because waste vulcanized rubber is used by people for a long time. Therefore, when waste rubber powder (WRP) is applied for other materials, the compatibility beween WRP and the matrix material is very poor, so that the properties of composites is not ideal. However, surface modification of WRP is the key to solve ....Keywords:fine-grade rubber power;grade;physicochemistry method;elongation coefficient;tensile strength;Abstract目录摘要 (1)ABSTRACT (2)前言 (4)第一章概述 (5)1.1废旧橡胶回收利用的历史回顾 (5)1.2我国废旧轮胎回收利用现状 (5)第二章废旧橡胶再生方法 (9)2.1传统的再生方法 (9)2.2现代的再生方法 (9)第三章废旧橡胶的物理化学法制备胶粉 (13)3.1废旧橡胶的传统制备胶粉法 (13)3.1.1 常温粉碎法 (13)3.1.2 低温粉碎法 (15)3.1.3 湿法或溶液粉碎法 (17)3.2 物理化学法制备精细胶粉 (18)3.2.1 物理化学法处理工艺 (18)3.3试验结果分析 (19)3.3.1 物理化学法与普通粉碎法的比较 (19)3.3.2 胶粉∕介质体积比对胶粉粒度的影响 (20)3.3.3 胶粉力学性能的比较 (20)第四章结论 (24)4.1 物理化学法的优点 (24)4.2 废旧橡胶的未来发展趋势 (24)参考文献 (26)致谢 (27)江阴职业技术学院毕业论文（设计）前言随着废旧轮胎累积堆存，而新废弃轮胎不断增加的现状，科学的废旧轮胎回收利用已成为当前急待解决的一个化学技术难题。
物理化学第三章化学平衡
恒压下两边对Ｔ求导得
rG m / T T
R
d ln K dT
rH T
2
m
即
d ln K dT
rH m RT
2
――等压方程微分式
3-5 化学反应等压方程―Ｋ 与温度的关系
二、积分式 设ΔrHm 不随温度变化，前式积分得：
ln K T
为比较金属与氧的亲和力，不是用氧化物的ΔfGm 而
是用金属与1mol氧气作用生成氧化物时的ΔGm ：
2x y
M (s) O 2 ( g )
2 y
M xO
y
常见氧化物的 G m T 参见下图。
Gm T
3-8
0 -100 -200 -300 -400
图及其应
Fe3O4 Co K Zn Cr Na Mn V C CO Al Ni
3-2 复相化学平衡
(1)ΔrGm (298)==178-298×160.5×10-3=130.2(kJ/mol)
p(CO2)/p = K = exp(-
130 . 2 1000 8 . 314 298
)=1.5x10-23
p(CO2)= 1.5×10-18(Pa)
(2) ΔrGm (1110)=178-1110×160.5×10-3=0
3-7 平衡组成的计算
二、已知平衡组成计算平衡常数
例题：在721℃、101325Pa时，以H2 还原氧化钴(CoO) ，测得平衡气相中H2的体积分数为0.025；若以CO还原 ，测得平衡气相中CO的体积分数0.0192。求此温度下 反应 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 的平衡常数。 分析：乍一看所求反应与题给条件无关，但将两个还 原反应写出来，可以找到他们之间的关系。
物理化学 第三章 热力学第二定律
“>” 号为不可逆过程 “=” 号为可逆过程
克劳修斯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。
dS Q T
dSiso 0
“>” 号为不可逆过程 “=” 号为可逆过程
“>” 号为自发过程 “=” 号为处于平衡状态
因为隔离体系中一旦发生一个不可逆过程，则一定 是自发过程，不可逆过程的方向就是自发过程的方 向。可逆过程则是处于平衡态的过程。
二、规定熵和标准熵
1. 规定熵 : 在第三定律基础上相对于SB* (0K，完美晶体)= 0 , 求得纯物质B要某一状态的熵.
S(T ) S(0K ) T，Qr
0K T
Sm (B,T )
T Qr
0K T
2. 标准熵: 在标准状态下温度T 的规定熵又叫 标准熵Sm ⊖(B,相态,T) 。
则：
i
Q1 Q2 Q1
1
Q2 Q1
r
T1 T2 T1
1 T2 T1
根据卡诺定理：
i
r
不可逆 可逆
则
Q1 Q2 0 不可逆
T1 T2
可逆
对于微小循环，有 Q1 Q2 0 不可逆
T1 T2
可逆
推广为与多个热源接触的任意循环过程得：
Q 0
T
不可逆 可逆
自发过程的逆过程都不能自动进行。当借助 外力，体系恢复原状后，会给环境留下不可磨灭 的影响。自发过程是不可逆过程。
自发过程逆过程进行必须环境对系统作功。
例：
1. 传热过程：低温 传冷热冻方机向高温 2. 气体扩散过程： 低压 传压质缩方机向高压 3. 溶质传质过程： 低浓度 浓差传电质池方通向电高浓度 4. 化学反应： Cu ZnSO4 原反电应池方电向解 Zn CuSO4
污废水处理工职业考试题
中级工第三章物理化学法一．基本内容与要求1．格栅与筛网筛网的功能、常见类型及特点、维护管理2．沉淀与隔油隔油的功能与原理、隔油池的常见类型、隔油池的运行管理3．气浮(1)散气气浮法的原理、类型及特点(2)电解气浮法的原理、类型及特点4．吸附吸附的影响因素、吸附装置的运行操作及维护5．消毒(1)影响消毒效果的因素(2)液氯消毒设备及运行管理二．学时和教学环节的安排课堂教学12学时，现场教学14学时，实验8学时（讲课2学时+实验6学时），合计34学时。
（教学大纲）第三章物理化学法(一)选择题1．下列关于格栅设置位置的说法中哪一项是正确的?（）A．泵房集水井的进口处；B．沉砂池出口处；C．曝气池的进口处；D．泵房的出口处。
2．下列关于过栅流速的说法中哪一项是错误的? （）A．过栅流速太大，容易把需要截留下来的软性栅渣冲走；B．过栅流速太小，污水中粒径较大的粒状物质有可能在栅前渠道内沉积；C．过栅流速过低时，应通过减小投入工作的格栅台数，使过栅流速提升到所要求的范围内；D．过栅流速过高时，应通过减小投入工作的格栅台数，使过栅流速降低到所要求的范围内。
3．中格栅栅距的大小是（）。
A．80mm～100mm；B．50mm～80 mm；C．10mm～40 mm；D．3mm～10mm,，4．下列关于筛网功能的说法中哪一项是正确的? （）A．截留废水中的砂砾；B．截留废水中的较大的悬浮物或漂浮物；C．截留废水中的溶解性大分子有机物；D．截留废水中细小的悬浮物。
5．下列关于水量调节池的说法中哪一项是错误的? （）A．保持必要的调节池容积并使出水均匀即可；B．当进水管埋得较深而废水量又较大时，调节池与泵站吸水井合建较为经济；C．当进水管埋得较浅而废水量又不大时，调节池与泵站吸水井合建较为经济；D．为保证出水均匀，可采用水泵抽吸或浮子排水等方式。
6．下列关于曝气式水质调节池应用场合的说法中哪一项是错误的? （）A．废水中含有有害的挥发物或溶解气体时不宜选用曝气式水质调节池；B．废水中的还原性污染物能被空气中的氧氧化成有害物质时不宜选用曝气式水质调节池C．空气中的二氧化碳能使废水中的污染物转化为沉淀物或有毒挥发物时不宜选用曝气式水质调节池；D．曝气式水质调节池适用于大型污水处理厂。
物化第三章
恒温恒压 H2O(s), 1 kg
S = ?
263.15 K 100 kPa
可逆相变 0℃、100kPa下的凝固或熔化过程； 可逆判断 不可逆相变过程； 过程设计
H2O(l), 1 kg 263.15 K 100 kPa S1 H2O(l), 1 kg 273.15 K 100 kPa
T2 1 T 1 源自 Q2 ＞ 1 Q 1
T2 Q 2 ＞ T1 Q1
Q1 Q2 ＞ T1 T2
δ Q2 δ Q1 0 (2)无限小循环： T2 T1
＜0 不可逆循环 ＝0 可逆循环
(3)任意循环：
δQ T 0
3.3 熵、熵增原理
Siso S sys Samb 0
＞ 0 ir ＝0 r
※iso——隔离系统 ※sys——封闭系统 ※amb——环境
三、应用
封闭 1.应用：判断隔离系统过程的可逆性； 2.说明：一般认为环境内部无不可逆变化； →→封闭系统+环境＝隔离系统
※隔离系统可逆→→封闭系统可逆；
※隔离系统不可逆→→封闭系统不可逆。
→→ΔSiso＞0即封闭系统过程不可逆；
ΔSiso＝0即封闭系统过程可逆；
熵增原理例题
0。 1.一隔离系统可逆变化中，ΔSsys＞ 0，ΔSamb ＜ 0。 0，ΔU ＝ 2.实际气体经历不可逆循环，ΔSsys ＝
0。 0，ΔU ＜ 3.实际气体绝热可逆膨胀，ΔSsys ＝ 0。 0， ΔSamb ＞ 4.理想气体经不可逆循环，ΔSsys ＝ 0。 0， ΔSamb ＞ 5.过冷水结成同温度的冰，ΔSsys ＜
；
S
2
Qr
T
1
物理化学 第3章 热力学第二定律 2
QR TdS
（可用于任何可逆过程） （不能用于等温过程）
Q CdT
§ 3． 7
熵变的计算
等温过程的熵变 变温过程的熵变
化学过程的熵变
用热力学关系式求熵变
一、等温过程的熵变 (1)理想气体等温变化
U 0，QR -Wmax
p1 QR V2 ) S nR ln( ) nR ln( T V1 p2
可逆过程和不可逆过程均适用，但要将不可逆过程设计 为可逆过程 (2)等温等压可逆相变（若是不可逆相变，应设计 H (相变） 可逆过程） S (相变）
T (相变）
(3)理想气体（或理想溶液）的等温混合过程，并 符合分体积定律，即 x B VB
V总
mix S R nB ln xB
第三章
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
3.6
热力学第二定律
自发变化的共同特征 热力学第二定律 卡诺定理 熵的概念 克劳修斯不等式与熵增加原理 热力学基本方程与T-S图 熵变的计算 热力学第二定律的本质和熵的统计意义
3.7 3.9
3.10
亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
3.11 变化的方向和平衡条件 3.12 3.13 3.14
根据卡诺定理： R ＞ I 则
Qc Q h 0 Tc Th
推广为与多个热源接触的任意不可逆循环得： n Qi ( ) ＜0 (3.11) T i 1
i i
不可逆过程的热温商与熵变的关系: 可推导出:
S (SB S A ) ＞ ( T
i
Q
)
I , A B
(3.12) (3.13)
B
这几个熵变的计算式习惯上称为熵的定义式， 即：熵的变化值要用可逆过程的热温商值来衡量。
物理化学第三章2-04摩尔热容
U m Vm V p T p m T
C p,m CV ,m 很小
U m ② 理想气体: V m
Vm 0 , R T T p p
PVm=RT
Cp,m CV,m R
1
T2
小结：
①对一定量的理想气体的任意pVT变化, 有:
U nCV ,mdT
T1 T2
H nCp,mdT
T1
T2
②一个十分常见的错误是: 将上两式运用于包含理想气体 的相变或化学变化过程, 因恒温, 得 U = 0! H = 0 ！ ③在非恒容或非恒压条件下, U Q , H Q。如:压 缩绝热气缸内的理想气体, Q = 0; 而 T > 0, U > 0, H > 0。
代入前式,得: Cp ,m CV ,m
U m Vm V p T p m T
4. Cp , m与CV , m的关系：
⑵结论：
T p
C p ,m C V ,m
Vm ①凝聚态物质 很小
§2.4 摩 尔 热 容
1.热容 定义：一定量的物质温升1度所需的热量。 C＝Q/ T
一定量：1mol 摩尔热容
C=Q/ dT
单位 : Jmol－1K－1 Cm=C/n
1kg 质量热容
单位 : Jkg－1K－1
§2.4摩 尔 热 容
2.摩尔定容热容
CV, m
单位 : Jmol－1K－1
C p ,m
1 δQ p = n dT
对恒压过程 δQ p = dH p = n dH m,p 代入有
C p ,m
物理化学 第三章 相平衡
T2 398K 125℃
固-液平衡:
根据克拉贝龙方程
fus H m dT dp fusVm T
T2 p 2 p1 ln fusVm T1 fus H m
例题3 溜冰鞋下面的冰刀与冰接触的地方,长度为 7.62×10-2 m, 宽度为2.45 ×10-5 m。 （1）若某人的体重为60 kg，试问施加于冰的压力？ （2）在该压力下冰的熔点？（已知冰的熔化热为 6.01 kJ· -1,Tf*=273.16 K，冰的密度为920 kg.m-3， mol 水的密度为1000 kg· -3）。 m
8 5 1
fus H m
3.2.2 水的相图 (由实验测得)
——描述水的状态如何随系统的T，p而变化的图 3个单相区、3条两相线、1个三相点 各相区的位置 水 冰 汽
？
p
pθ
线 区
临界点
●
常压加热干燥
610.6 Pa
点
273.16 K
升华 真空冷冻干燥
（可保持生物活性）
汽
T
水的冰点 273.15K、 101325Pa 0 ℃
第三章 相平衡
相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中
有重要的意义。
例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金
相分析等方面都要用到相平衡的知识。
3.1
3.1.1 基本概念
相律
1.相与相数（P）
相：体系中物理、化学性质完全均匀（一致）
的部分。
相与相：明显界面；物理方法可分开；
2.组分和组分数
组分（Component），也称独立组分
描述体系中各相组成所需最少的、能独立存在 的物质(讨论问题方便)。 组分数： 体系中组分的个数，简称组分，记为C。
物理化学 第三章 热力学第一定律
二、 熵增原理及平衡的熵判据 ➢ 绝热过程，δQ=0，则有
S
2 Q
1T
不可逆 可逆
S绝热 0
或
不可逆
dS绝热 0 可逆
➢ 孤立系统，δQ=0，则有
Siso Ssys Ssu 0 或
dSiso 0
自发 平衡
熵增加原理：系统经绝热过程由一状态到达另一状态， 熵值不减少；自发变化的结果，必使孤立系统的熵增加 (孤立系统中可以发生的实际过程都是自发过程)。
Q1
nRT1 ln( V1 / V2 )
T1
热机效率及卡诺定理
W
Q1 Q2
T1 T2
1
Q1
Q1
T1
1 Q2 1 T2
Q1
T1
Q2 T2 Q1 T1
Q2 Q1
T2
T1
Q2 Q1 0 T2 T1
Q — 热温商 T
结论：理想气体为工质的卡若热机的效率η，只与两个
热源温度(T1,T2)有关，温差愈大， η愈高。卡若循环热 温商之和为0
V
§3-2 卡若循环与热机效率——热转化为功的限度
过程1：恒温可逆膨胀（Ａ 外做功
Ｂ）：从高温热源吸热对
U1 0
W1
VB VA
pdV
nRT1
ln V1 V2
1
Q1 -W1
所作功如AB曲线下 的面积所示。
过程2：绝热可逆膨胀（Ｂ
Q' 0
Ｃ）：耗热力学能对外作功
W ' U ' nCV,m (T2 T1)
得：S＝ 2 Qr T2 nC p,m dT ;
1T
T1 T
视C
为
p,m
常数
物理化学第七版第三章 多组分系统热力学
B1
常见偏摩尔量如下：
VB ,m
V ( nB
)T , p,n jB
U B ,m
U ( nB
)T , p,n jB
H
H B,m
( nB
)T , p,n jB
S SB,m ( nB )T , p,njB
F FB,m ( nB )T , p,njB
G
GB,m
( nB
)T , p,n jB
注意：1、只有广度性质才有偏摩尔量，偏摩尔量是 强度性质的状态函数。
广义化学势：保持特征变量和除B以外其它组分不变 时，某热力学函数随物质的量 nB的变化率称为广义化 学势。
注意：任意热力学函数的偏摩尔量并不都是化学势， 只有偏摩尔吉布斯能才是化学势。
二、化学势与温度及压力的关系（自学）
G f (T , p, n1, n2 , ...) 组成恒定时 dG -SdT Vdp
dG SdT Vdp BdnB
恒温恒压下： dG BdnB
化学势判据：恒温恒压且不做非体积功时：
dG BdnB 0
dG BdnB 0
k
dG BdnB 0 B1
自发进行 可逆或平衡 不能进行
1、化学势在相平衡中的应用
恒温恒压下，dnB摩尔的B物质由 相转移到 相：
dG=dG+dG 相 dnB
H* m,A
(s)
RT 2
dT
ln
xA
fus
H* m,A
R
1
Tf
1 Tf*
Tf
RTf*Tf
fus
H* m,A
ln xA
K f
ln
xA
K f
ln(1
xB )
物理化学第三章化学平衡
• 代入Δr G =-RTlnKθ θ • 得： lnK
θ m
θ Δ H - r m T2 p
ΔH T p RT
θ θ • 若 Δr Hm 与温度无关，或温度变化范围较小， 可视为常数。 Δr Hm
反应自发向右进行，趋向 平衡 反应自发向左进行，趋向 平衡
=0 反应达到平衡
化学平衡的实质，从动力来看，是正、 逆反应的速率相等：从热力学来看， 是产物的化学势总和等于发育物化学 势的总合。
ΔG
G T， p r m ξ
vBuB 0
B
严格讲，反应物与产物处于统一 体系的反应都是可逆的，不能进 行到底。
• 二、反应的方向和平衡的条件
• 设某不做非膨胀功的封闭系统有一化学反应， • aA + dD = gG + hH • 在等温等压下，若上述反应向右进行了无限小量的反应，此时体 系的吉氏函数为： • dG(T,p) uBdnB
B
因
dG(T ， p ) uBvBdξ ( vBuB )dξd
vB
• 这时Kθ、Kc、Kx 均只是与温度有关。
第三节 平衡常数的计算
• （一）平衡常数的测定和平衡转化率的计算
• 1.平衡常数的测定
• ① 如果外界条件不变，体系中各物质的浓度不随时间改变，表明体系达到平衡。
• ②从反应物开始正向进行方向或者从产物开始逆向进行反应，若测得的平衡常数相同
• 表明体系已达到平衡。 • ③改变参加反应各物质的初浓度，若多得平衡常数相同，表明体系已达到平衡。 A
• 对第二式不定积分,有：
•
物理化学第三章2-8生成焓、燃烧焓、反应焓
符号： CHm (T)
单位： J mol1
注意： ①完全氧化是指在没有催化剂作用下的自然燃烧。 C CO2(g); H H2O(l); S SO2(g); N N2;……
②完全氧化产物的标准摩尔燃烧焓为零。
k) ③ cHm (B,298.15
可查表。
3
例：
H2 (g) 1 / 2O2 (g) H2O(g)
＋
vBCP,m ( B)dT 298.15k B
T
T
令：rCP,m ( B) = BCP,m ( B)
B
rHm (T)=
B)dT
①
两边微分 d r H (T) △rCP,mdT
或 dΔ r H dT
8
例2.8.2 P72
CH4 (g) 2 O2 (g) CO2 (g) 2 H2O (g)
终态2 T PΘ CO2(g) : 1mol O2 : 2mol H2O(g): 2mol N2 : 4×0.79/0.21mol
△ H2
始态1 25℃ PΘ CH4(g) : 1mol O2 : (2+2)mol N2 :4×0.79/0.21mol △H= △H1+ △H2
B f H m (B)产 物 － | | H B f m (B)反 应 物 B B
2
2. 标准摩尔燃烧焓
C Hm (T)
演示燃烧反应图片
(1)定义： 在温度为T 的标准态下，由化学计量数B= —1的 相态的物质B()与氧进行完全氧化反应时 ，该反
应的焓变即为该物质B()在温度T 时的标准摩尔燃
H1
r Hm ( 298.15K )
物理化学 傅献彩 第三章热力学第二定律01-0608-09
Th
Qc
高温热源
高温热源
Qh
今令一个Carnot机在高温和低 温热源间工作，从高温热源吸收 Qh，对外做功W,向低温热源放 热Qc，根据假设从 低温热源
Qc自发传递
R
Qc
W
高温热源
Tc
低温热源
第二类永动机示意图
热力学第二定律
循环净结果为： 热机从高温热源吸收热量：Qh- Qc 体系对外做功：-W= Qh- Qc Carnot机从单一热源吸取的热 量全部变为功,而留下任何变化变 化。 ----第二类永动机
（1）引入了一个不等号 的方向问题；
I R ，原则上解决了化学反应
（3）为热力学第二定律熵函数S的提出奠定了基础。
§3.4 熵的概念
一、熵的导出 1. Carnot循环热温商
Qc Qh 0 Tc Th
热效应与温度商值的加和等于零。
2.任意的可逆循环热温商
可以分解为无数多个小Carnot循环。 先以P，Q两点为例
任意可逆循环的热温商
p
R V P
O
PVO = OWQ
T
Q W
X
M
O'
S
N
Y
U
MXO’ = O’YN
任意可逆循环
V
任意可逆循环的热温商
证明如下： (1)在任意可逆循环的曲线上取很靠近的PQ过程 (2)通过P，Q点分别作RS和TU两条可逆绝热膨胀线， (3)在P，Q之间通过O点作等温可 p R 逆膨胀线VW V 使两个三角形PVO和OWQ的面 积相等，这样使PQ过程与PVOWQ过程 所作的功相同。 同理，对MN过程作相同处理， 使MXO’YN折线所经过程作功与MN 过程相同。 VWYX就构成了一个Carnot循环。
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11
3、运行控制条件 栅距 过栅流速 水头损失 栅渣量
12
4、格栅的维护管理 1）每天要对栅条，除渣耙，栅渣箱和前后水渠
等进行清扫，及时清运格栅，保持格栅畅通。 2）检查并调节栅前的流量调节阀门。保证过栅
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2、筛网常见类型及特点（P63） 筛网过滤装置有很多种，如振动筛网，水力筛
网，转鼓式筛网，转盘式筛网等。
1）振动筛网的特点：污水通过振动筛时，悬浮物等渣质
被留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛网上， 进一步脱水。
2）水力晒网的特点：由运动筛网和固定筛网组成，运动
筛网水平放置，呈截顶圆锥形。进水端在运动 筛网小端，废水在从小端到大端流动过程中， 纤维等杂志被截留，并沿倾斜面卸到固定筛以 进一步脱水。水力筛网的动力来自进水水流的 冲击力和重力作用，因此水力筛网的进水端要 保持一定压力，且一般不透水的材料制成。
第三章 物理化学法
1
重点与难点
本章为全部教学的一个重点章节，其各处
理单元为工业废水Байду номын сангаас理的主要单元，是工业废
水处理操作的重点。
重点：物理处理，化学处理都是学习的重点
难点：化学沉淀，电解，混凝，膜分离技术。
2
一、基本内容与要求 概述:物理化学法又分为物理法、化学法和物理
化学法，在废水的处理中，占有重要的地位。 物理法是指凡是借助物理作用或通过物理作用
4
物理化学法是指利用物理化学的原理 和化工单元操作以去除水中的杂质。它的 处理对象主要是废水中无机的或有机的 （难以生物降解的）溶解性污染物和胶体 物质。
本章主要介绍的物理化学处理技术包 括混凝法、气浮法、吸附法、离子交换法、 膜分离技术及消毒技术。
5
二、格栅与筛网（P60）
（一）格栅的功能：截流污水中粗大污物 的处理设施，有一组平行的金属棒或栅条 制成的框架组成。格栅被安装在污水渠道， 泵房及水井的进口或污水处理厂的前端， 用以截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物{如 纤维，碎皮，毛发，木屑，果皮，蔬菜， 塑料制成品等}，以防止水泵，管道和处理 设备的堵塞，并减轻后续构筑物的处理负 荷。被截留的物质称为栅渣。格栅通常设 置在栅格井中。
19
2、常见类型 1）水量调节池的特点：一般只是调节水量，
只需设置简单的水池，保持必要的调节池 容积并使出水均匀与即可。 2）水质调节池：为了使废水水质达到均衡。 3）事故调节池：可以起分流储水作用，事故 池只有在特殊情况下才该设立，它对保护 处理系统不受冲击，减少调节池容积也十 分重要。
使废水发生变化的处理过程。与其他技术相比， 物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效 果稳定等优点。它主要用于去除废水中的漂浮 物、悬浮物、砂、盐和油类物质。本章主要介 绍的物理处理技术包括格栅和筛网、均质调节、 沉淀过滤。
3
化学法是指借助或通过化学反应完成 废水处理的过程。它的处理对象主要是水 和废水中无机的或有机的（难以生物降解 的）溶解性污染物。对于水中容易生物降 解的有机溶解物质和胶体物质，尤其当水 量较大时，一般都采用生物处理的方法。 本章主要介绍的化学处理技术包括中和、 化学沉淀、氧化还原及电解法。
15
（二）筛网 1、功能 一些工业废水含有细小的悬浮物，尤其是废水
中的纤维悬浮物和食品工业的动植物残体碎屑， 它们不能被格栅截留，也难以用沉淀去污，为 了去除这类污染物，工业上用筛网。 筛网是用金属丝或纤维编织而成，孔径一般在 0.15---1mm左右，选择不同尺寸的筛网，能去除 和回收不同类型和大小的悬浮物，如纤维，纸 浆，藻类等，用筛网分离，具有简单，高效， 运行费用低廉等优点。一般用于规模较小的废 水处理。
6
格栅作用： 拦截污水中粗
大悬浮或漂浮状态 污染物，保护后续 处理设施
7
1、格栅的类型及应用
（1）人工清渣的格栅 一般采用直栅条平行焊制而成，栅条间距
20~40mm，安装倾角45~60度，格栅间应设置 操作平台。
8
（2）移动伸缩臂式格栅除污机
9
(3) 回转式格栅
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2、栅格的分类方式 1）按格栅的栅距，可分为粗格栅（50～
17
3、筛网的维护管理 1）当废水呈碱性或酸性时，筛网的设备应选用
耐酸碱，耐腐蚀材料制作。 2）在运行过程中要合理控制进水流量，做到进
水均匀，并采取措施尽量减少进水口来料对筛 面的冲击力，以确保筛网的使用寿命并减少维 修量。 3）筛网尺寸应按需截留的微粒大小选定，最好 通过试验确定。 4）当废水含油类物质时，会堵塞网孔，应该进 行除油处理。另外还需要定期采用蒸汽或热水 对筛网进行冲洗。
砂并排除积砂原因。
4）格栅除污机的管理
格栅除污机是污水处理厂内最易发生故障的
设备之一，巡查时注意有无异常声音，栅条是
否变形。出现故障时，应及时清查原因，及时
处理，做到定时加油，及时调换，及时调整。
14
5）卫生与安全 污水在长途输送过程中腐化，产生的硫化氢和
甲硫醇等恶臭有毒气体会在格栅间大量释放出 来。建在室内的格栅间应采取强制通风措施， 夏季应保证每小时换气10次以上。 清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生 恶臭，招引蚊蝇。 6）分析测量与记录 应记录每天的栅渣量。根据栅渣量的变化，可 以间接判断格栅的拦污效率。
18
三、均质调节（P64）
1、均质调节的功能：为了改善废水的处理 设备的工作条件，一般需要对水量进行调节， 对水质进行均和，实际应用中将具有以上功 能的构筑物称为调节池，调节池的形状可分 为圆形，方形，多边形，可建在地上和地下， 调节和均和的目的都是为处理设备创造良好 的工作条件，其稳定运行，并减小设备容积， 降低成本。
流量的均匀分布。同时利用投入工作的格栅台 数将过栅流速控制在所要求的范围内，当发现 过栅流速过高时，适当增加投入工作的格栅台 数，当发现过栅流速偏低时，适当减少投入工 作的格栅台数。
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3）定期检查渠道的沉砂情况
格栅前后渠道内沉积砂，除与流速有关外，
还与渠道底部流水面的坡度和粗糙度等因素有
关系，应定期检查渠道内的积砂情况，及时清