清华大学《物理化学》朱文涛教授课件(831页完全)

1、绪论，化学现象与物理现象的关系，首先，什么是物理化学，化学反应的物理现象，伴随发生和影响，物理化学研究化学反应的普遍规律，物理化学的研究方法，理论基础：热力学，统计力学，量子力学的实验方法：数学推导主要是基于物理方法，所以物理化学是一门集化学，物理和数学于一体的学科。也就是说，用物理和数学的方法研究化学问题。物理化学的任务，(1)化学热力学：方向，极限，能量转换，宏观性质，(2)化学动力学：反应速率和机理，(3)材料结构：宏观性质和微观结构的关系，(4)数学准备，例如，复合函数微分法，那么这个公式是下列数学处理方法的结果物理化学物理化学第一章是气体第一章气体，1-1-1理想气体，第一章是理想气

2、体的状态方程，P，v，t，n的含义和单位：Vm:摩尔体积，m3 mol-1 R:摩尔气体常数，8.314 JK-1mol-1，理想气体的定义和方程的应用。定义：在任何温度和压力下严格遵守理想气体状态方程的气体。应用：对于一定量的理想气体，pVT之一不是独立的。因此，p可以描述为：将具有物质n的量的理想气体的压力放置在具有温度t和体积v的容器中。低压实际气体可以近似地视为理想气体。2.分压定律。1.分压：在气体混合物中，它是有定义的。 pB代表组分气体b对气体混合物压力的贡献。2。分压定律：对于理想气体混合物，在理想气体混合物中，任何组分气体的分压等于该气体单独存在于同一温度的容器中时的压力，1

3、-2真实气体，1。真实气体的状态方程，问题是用理想气体状态方程计算实际气体会引起偏差。到目前为止，实际气体的状态方程大约有200个，范德瓦尔斯方程。思考：分别对实际气体进行两次修正。方程式：A和B:范德瓦尔斯常数，可以检查。意义方程的优缺点：2。答复国原则，1。几个概念，(1)蒸气压：在讨论气液转换时常用，其定义是：在一定条件下，它的蒸气压可以与液体平衡共存，例如，是液体的性质：它表示液体挥发的困难。它的大小取决于液体的状态(主要取决于温度)。沸点：蒸汽压=外部压力下的温度，通常指蒸汽压=101325pa，称为(正常)沸点。(2)临界参数和临界点：定义：Tc，通过加压进行气体液化的最高温度，p

4、c，临界温度下气体液化的最小压力，Vc，临界温度和压力下气体的摩尔体积，这些都是难以测量的物理参数，(3)比较参数和比较状态：定义：凡氏对比方程：1881年，凡德瓦耳斯方程被应用于临界点，并进行纯数学处理。它被获得，代入原始方程并被整理出来。范德瓦尔斯比较了方程，发现f (pr，Vr，Tr)=0。也就是说，如果不同的气体具有相同的pr和Tr，那么Vr必须是相同的。据说它们处于相同的对比状态。对比态原理：处于同一对比态的各种气体(甚至液体)具有相似的物理性质(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、粘度等)。)。(2)如何找到Z: Z不是一个特征参数，它随气体状态而变化。Z=f(T，p)，被代入对比度参

5、数，ZC :临界压缩系数。如果它符合范氏方程，那么ZC=3/8=0.375。实验表明，Ne 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.30， ZC const。因此，处于相同对比状态的各种气体不仅具有相似的物理性质，而且具有相同的压缩因子。这么多人测量Z，结果是真的。测量结果如图3354中的压缩因子图所示。如何使用图表：CO2(304千帕，110101325帕)，Vm=？本章概述：气体计算方法，理想气体状态方程，实际气体状态方程，压缩因子图，2。答复国原则，1。几个概念，(1)蒸汽压：在讨论气液转换时常用，定义：在一定条件下，它的蒸汽压可以与液体平衡共存，例如：它的大小取决于液体的

6、状态(主要取决于温度)。沸点：蒸汽压=外部压力下的温度，通常指蒸汽压=101325pa，称为(正常)沸点。物化朱02_固体气体热力学概念，(2)临界参数和临界点：定义：Tc是气体加压液化的最高温度，pc是气体在临界温度液化的最低压力，Vc是气体在临界温度和压力下的摩尔体积，这是一个物理参数，很难测量，(3)比较参数和比较状态：范德瓦尔斯对比方程：1881年，范德瓦尔斯对比方程应用范德瓦尔斯方程得到启示是f (pr，Vr，Tr)=0。也就是说，如果不同的气体具有相同的pr和Tr，那么Vr必须是相同的。据说它们处于相同的对比状态。对比态原理：处于同一对比态的各种气体(甚至液体)具有相似的物理性质(

7、如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、粘度等)。)。(2)如何找到Z: Z不是一个特征参数，它随气体状态而变化。Z=f(T，p)，被代入对比度参数，ZC :临界压缩系数。如果它符合范氏方程，那么ZC=3/8=0.375。实验表明，Ne 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.30， ZC const。因此，处于相同对比状态的各种气体不仅具有相似的物理性质，而且具有相同的压缩因子。这么多人测量Z，结果是真的。测量结果如图3354中的压缩因子图所示。如何使用图表：CO2(304千帕，110101325帕)，Vm=？本章概述：气体计算方法，理想气体状态方程，实际气体状态方程，压缩因子图，第2

8、章热力学第一定律，第2章热力学第一定律，热力学任务：方向，极限，能量转换，宏观性质，热力学特性：研究对象：N 1020宏观方法不涉及时间因素，本章的目的是：能量转换定律的物化学习方法，2-1重要概念，1。系统与环境，定义：系统研究对象(也称为系统)，与系统交互的环境，系统分类，开放系统(开放系统)，封闭系统，孤立系统，系统，二。热力学平衡状态，定义：状态，平衡状态，热平衡机械平衡相平衡化学平衡，平衡状态的具体内容，(热力学平衡状态)，平衡状态，三。状态函数，定义：用于描述系统状态的宏观属性。数学表达式。分类：容量属性：它与n和加法成正比。例如m、c、v。是n的齐次函数，其强度性质独立于n和非加

9、性。例如，t、p、Vm、它是一个n的零阶齐次函数，其特征是：(1)相关性：单组分齐次封闭系统有两个独立变量；(2)变化只取决于初始和最终状态，作业：第1 10章；第2章，第1、5和6章；1.17读： A. 2.1 2.2，具体化朱的03_第一定律_功_可逆过程，调整本班至常识，调整本班于9月23日(2)至7:00(2)9月21日(2)及停止本班于9月30日(2) (3) 10.14。，(2)如何找到Z: Z不是一个特征参数，它随气体状态而变化。Z=f(T，p)，被代入对比度参数，ZC :临界压缩系数。如果它符合范氏方程，那么ZC=3/8=0.375。实验表明，Ne 0.31 0.29 0.29

10、 0.28 0.29 0.30， ZC const。因此，处于相同对比状态的各种气体不仅具有相似的物理性质，而且具有相同的压缩因子。这么多人测量Z，结果是真的。测量结果如图3354的压缩系数图所示，tr=1pr=1.5，z=0.25，110101325 AVM=0.258.314 j k-1mol-1304k，解决方案为：Vm=5.6710-5 m3 mol-1。如何使用图表？本章概述：气体计算方法，理想气体状态方程，实际气体状态方程，压缩因子图，第2章热力学第一定律，第2章热力学第一定律，热力学任务：方向，极限，能量转换，宏观性质，热力学特性：研究对象：N 1020宏观方法不涉及时间因素，本

11、章的目的是：能量转换定律的物化学习方法，2-1重要概念，1。系统与环境，定义：系统研究对象(也称为系统)，与系统交互的环境，系统分类，开放系统(开放系统)，封闭系统，孤立系统，系统，二。热力学平衡状态，定义：状态，平衡状态，热平衡机械平衡相平衡化学平衡，平衡状态的具体内容，(热力学平衡状态)，平衡状态，三。状态函数，定义：用于描述系统状态的宏观属性。数学表达式。分类：容量属性：它与n和加法成正比。例如m、c、v。是n的齐次函数，其强度性质独立于n和非加性。例如，t、p、Vm、它是一个n的零阶齐次函数，其特征是：(1)相关性：单组分齐次封闭系统有两个独立变量；(2)变化只取决于初始和最终状态，(

12、4)过程和路径，根据系统初始和最终状态的不同，可分为简单的物理过程：相变复杂的物理过程：化学过程如相变、混合等。根据过程本身的特点可以分为各种类型。几个典型的物理和化学过程如下：等温过程：t1=T2=t环=常数。等压过程：P1=p2=pewai=const。等容过程：v=常数。绝热过程：循环过程：5。热量和功，定义为由于不同温度而在系统和环境之间传递的能量。除热量外，系统与环境之间传递的能量，w .符号：系统吸热，Q0；系统热量释放，Q0；环境工作，W 0，T ，正效应，if J-T 0，T ，正效应，if J-T 0，t，负效应，理想气体，无效应，2-7第一定律在化学反应中的应用热化学，热化

13、学：反应热的测量和计算，反应热和反应进度的摩尔意义，(2):if=1摩尔，则nb=bmol,=2mol，则nb=摩尔，例如：3h2n2=2nh3， (3)该值与b的选择无关，但与方程的编写有关，注意：反应热通常指当=1摩尔时反应系统吸收或释放的热量。 反应模型：反应没有混合就结束了；第三，计算反应热(rHm)，其中Hm、b和b是未知的，因此只能通过每种物质的摩尔焓的相对值来计算。，物化朱温韬06_反应热_自发过程，标准状态：g(101325 pa纯理想气体)l(101325 pa纯液体)s(101325 pa纯固体)，注：标准压力p=101325 Pa， fHm (298.15 K)可在手册中找到。含义： rHm(298K)可以从手动数据中计算，例如：2hcl (g) 2ag (s) 2agcl (s) H2 (g)，rhm (298k)=2fhm (AgCl，s)-2fhm (HCl，g)。为什么我们必须在p59案例8中选择这样的系统？(1)含义：rHm随温度的变化取决于产品和赝品之间热容量的差异。基尔霍夫方程的实质：注意：任何物质都不能在t1和T2之间经历相变(为什么？)，物理化学中的