物理化学-2010秋冬课件第1大节

作业: 3,

5,

6,

7,13（每周四交）阅读:

A.

1.11.4答疑:

每周四

3:30～5:30,

PM人环楼-209通知：第二周的课调至第三周（具体时间地点由课代表通知）绪论

Introduction一、

物理化学（理论化学）化学无机化学有机化学物理化学分析化学化学热力学化学动力学结构化学量子化学电化学界面化学化学反应

物理现象化学现象与物理现象的联系伴随发生影响物理化学由此联系出发研究化学反应的普遍规律物理化学的研究方法(1)理论基础：热力学、统计力学、量子力学

(2)实验方法：以物理方法为主(3)数学演绎方法所以，物理化学是集化学、物理及数学于一身的一门学科。即以物理和数学的方法研究化学问题。二、物理化学的任务化学热力学：方向，限度，能量转换，宏观性质化学动力学：反应速率及机理物质结构：宏观性质与微观结构的关系三、物理化学的学习方法物理化学的重要性物理化学的学科特点：公式、概念、方法学习方法四、数学准备

语言表达

数学表达例如：z=z(x,y)z与x无关（

z不随x变化）

y

x

z

0dz是全微分与积分路径无关2zz1dzdz

0z是物质的性质（是状态函数）

y

z

x

y

x

z

x

F

F

F

z

则

x

则

dF

F

dx

F

dz

x

z

z

x

y

z

x

y

x

x

z

x

F

F

F

z

此公式是以下数学处理方法的结果：令：F

f

x,z在y不变的条件下此式两端同除以dx，得多元函数例如：复合函数微分法F

f

x,

z(x,

y)五、和参考书：涛.《物理化学》涛.《物理化学中的公式与概念》参考书：等.《物理化学》.《物理化学》，等.《物理化学》Ira.

N.Levine

.

Physical

ChemistryP.

W.

Atkins

.

Physical

Chemistry六、课程安排与成绩记录课程安排物理化学A(2)化学热力学及其应用物理化学A(1)统计热力学化学热力学的应用电化学界面化学化学动力学总成绩期中考试平时成绩(40%)

作业小测验期末考试(60%)第一章§1－1气

体

Chapter

1

Gas理想气体(Ideal

gas)一、理想气体状态方程(Equation

of

state

for

ideal

gas)pV

nRTpVm

RTp,V,T,n的意义及单位：

Vm：摩尔体积，m3·

mol-1R：摩尔气体常数，8.314

J·K

-1·mol

-1理想气体的定义及方程的用途定义：在任意温度和压力下都严格服从理想气体状态方程的气体用途：对于一定量的理想气体，pVT中有一个不独立。所以p可叙述为：将物质的量为n的理想气体置于一个温度为T体积为V的容器中，气体所具有的压力。理想气体的微观模型：分子是几何点无分子间力低压实际气体可近似当作理想气体二、分压定律(The

Law

of

Partial

Pressure)1.分压：在气体混合物中，定义pB

xB

p

pB

xB

p

pxB

pB

B

B∴pB代表组分气体B对气体混合物压力的贡献。2.

分压定律：对理想气体混合物V

(nxB

)RT

nB

RTV

VB

nRT

xpB

pxB∴在理想气体混合物中，任意组分气体的分压等于同温下该气体在容器中单独存在时的压力§1－2

实际气体(Realgas)一、实际气体状态方程(Equation

of

state

for

real

gas)问题提出：pV

nRTpVm

RT用理想气体状态方程计算实际气体，产生偏差。至今实际气体状态方程已约200个Van

der

Waals方程思想：对实际气体分别做两项修正方程：

p

a

(V

b)

RTmV

2

m

V

2

p

n2a

(V

nb)

nRTa和b：Van

der

Waals常数，可查，意义方程的优缺点：二、对比状态原理(Theprinciple

of

corresponding

states)水蒸气,pT=const.几个概念蒸气压：在

气－液转化时常用定义：在一定条件下，能与液体平衡共存的它的蒸气的压力例如：水是液体的性质：表示液体挥发的难易。其大小决定于液体所处的状态(主要决定于温度)。沸点：蒸气压＝外压时的温度，通常是指蒸气压＝101325

Pa，称(正常)沸点。(2)

临界参数和临界点：定义：Tc——利用加压

使气体液化的最高温度pc——在临界温度时使气体液化所需的最小压力Vc——在临界温度和临界压力时气体的摩尔体积是物性参数不易测定(3)对比参数和对比状态：定义：TcTr

T

pcpr

p

VcVr

Vm范氏对比方程：1881年将范氏方程应用于临界点并进行纯数学处理，得到3a

3p

V

2

b

1Vc3

TcR

8

pcVcVr

Tr1

83

33

pr

2

Vr

c

c代入原方程并整理Van

der

Waals

对比方程启示：f

(pr,Vr,Tr)=0。即不同气体如果它们具有相同的

pr和Tr，则Vr必相同。称它们处在相同对比状态。2.

对比状态原理：处在相同对比状态的各种气体(乃至液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)。三、用压缩因子图计算实际气体(Calculation

of

real

gases

withcompression

factor

figure)pV

ZnRT

pVm

ZRT(1)Z的意义：压缩因子。Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z＝1。可测。pV

ZnRT

pVm

ZRT(2)如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变Z

=

f(T,

p)RTR(TcTr

)Z

pVm

(

pc

pr

)(VcVr

)代入对比参数rcRTc

Tr

T

Z

prVr

pcVc

prVr∴Z

f

(Zc

,

pr

,Tr

)Zc:

Critical

compression

factor3

TcR

8

pcVc若满足范氏方程，则c即Z

＝3/8＝0.375实验表明：Ne

Ar

CH4

CF