物理化学
网络教学考前辅导（专科）
2010.4
幻灯片 2
物质的pVT 关系
和热性质
幻灯片 3
一、系统及其种类
封闭系统、孤立系统
二、状态和状态函数
状态、状态函数、状态函数的基本特征
系统的状态和状态函数
幻灯片 4
三、热力学温度和物质的量物质的基本单元：
273.15C /K /+=
t T L N n /B B =热力学温度:物质的量:+
2Ca ,Ca 2
1
2+,
O 21H 22+，O,H 2O 2H 222→+…3Al(OH)3
1
，
幻灯片 5
四、强度性质和广延性质强度性质:与物质的量无关广延性质:与物质的量成正比
五、状态函数的基本假定：均相系统，0
'=W )
,,,,,(21k n n n p T V V ???=)
,,(n p T V V =多组分纯物质六、热力学平衡态的条件热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡
幻灯片 6 一、理想气体
简化的微观模型：
分子无体积、分子间无相互作用宏观表现：pV = nRT 流体的pVT 关系和气液相变
道尔顿分压定律和分容定律：
+
++=p p p p py p = +
++=V V V V RT n V =RT n pV =
幻灯片 7
二、实际流体
压缩因子:
id
def
)/()(V V p nRT V nRT pV Z ====问题
1. 试说明压缩因子的物理意义。
2.实际气体的压缩因子不可能等于1，对吗？
3.理想气体的压缩因子总是等于1，对吗？
幻灯片 8
CO 2 的p -V 图液化的必要条件:T < T C
气液相变特征: 水平线段三、气液相变及其特征：
临界点是物质的特
性？
临界温度越高的物质越难液化？
幻灯片 9
水的相图
S
L
V
点、线、面的物理意义冰的熔点随压力升高而升高？
幻灯片 10
RT
b V V a
p =-+))((m 2
m
)(2
m V a p +：弹性碰撞
)(m b V -：自由体积
范德华气体的微观模型：
只具有吸引力的硬球
四、范德华方程
幻灯片 11
一、热和功
热(Q )：系统吸热：Q > 0；放热：Q < 0功(W )：系统得功：W > 0；做功：W < 0
体积功：?-=2
1
d V V
V
p W 外二、封闭系统的热力学第一定律
W Q U +=?W Q U -
-+=d d d 热力学第一定律
适用条件？
幻灯片 12
恒容过程：恒压过程：
三、第一定律的两个重要推论—盖斯定律
四、热力学标准状态
气体：下处于理想气体状态的气态纯物质。液体和固体：下的液态和固态纯物质。
U
Q U Q V V d d ,=?=-
H Q p ?= ,d d def
焓???+===-
pV U H H Q p p p
幻灯片 13
理想气体的热容：
?=?=2
1
d m ,T T V V T
C n U Q ?=?=2
1
d m ,T T
p p T C n H
Q R C R C p V 25 ,23 : m ,m ,==
单原子R C R C p V 2
7 ,25 :m ,m
,==双原子热容
恒容变温过程：恒压变温过程：
幻灯片 14
蒸发时分子的热运
动能不变，而分子间距增大，要克服其间相互作用，需供给能量。
0 ,; ,m
vap c m
vap =?=↓?↑ H T T H T 标准相变焓
幻灯片 15
一、标准摩尔生成焓
最稳定的单质:H 2(g), N 2(g), O 2(g), Cl 2(g), C(石墨), S(正交硫),Hg (l), Sn(白锡), Cu (s), …二、标准摩尔燃烧焓
规定的燃烧产物：CO 2(g), H 2O (l), SO 2(g),
N 2(g), …
)(m f
H ?)(m c H ?标准生成焓和标准燃烧焓
幻灯片 16
三、用 m
r m c m f H H H ???计算、)CH ()H C ()H C ()H C ()CH ()H C (4
m c 42m c 83m c 8
3m f 4m f 42m f m r H H H H H H H ?-?-?=?-?+?=?
p C,25 i.g.,H C 83
p C,25 i.g.,H C 42
p C,25 i.g.,CH 4
+
?m
r =? H
幻灯片 17
一、2 mol 理想气体从300 K ，10 的初态，分别经下列各恒温膨胀过程至终态力：
p
p
p 。、、、H U W Q ??Pa)
10(5= p (1)可逆膨胀；(2) 在恒定的外压下膨胀。求各过程的0=?=?H U J
11486ln 2
1-=-=p p nRT W J
11486=-=W Q 0=?=?H U J
4490)(12-=--=V V p W 外J
4490=-=W Q 解：(1) (2) 解题练习
幻灯片 18
1mol kJ 5.484-?－1
mol kJ 3.460-?－1
1
,mol
K J 3.85--??= m p C 1
1
,mol K
J 3.45--??= m p C H ?二、25℃时，液态物质A 的标准摩尔生成焓为，气态物质A 的标准摩尔生
成焓为。设液态和气态物质的恒压热容可视为常数，且液态物质A 的
，气态物质A 的
。求1mol 、75℃、
0.1MPa 的液态物质A 变为100℃，0.1MPa 气态物质A 时的。
幻灯片 19
??→
??H
1
H ?↓↑
?3H ?
?→??2
H ()()()kJ
33.23kJ 40.3J )25100(3.451kJ 2.24kJ )5.484(3.460kJ
27.4J )7525(3.851321321=?+?+?=?=-??=?=---=?-=-??=?H H H H H H H 解：
75℃A (l)100℃A (g)
25℃A (g)
25℃A (l)
幻灯片 20
)g (H C 421
m
c mol kJ 0.1411-?-=? H )g (CO 21m
f mol kJ 5.933-?-=? H O(l)H 2
1
m
f mol kJ 8.285-?-=? H →+)
g (2H )C(s,22石墨)g (H C 42 m
r H ?的，
的，的。试求25℃时反应的。
三、已知25℃时
幻灯片 21 )
g ,H ()l ,O H (),s ()g ,CO (2
m
c
2
m
f
m c 2m f
H H H H ?=??=?石墨1
1
2
2
m
c
2
m
f
2
m
f
22m c 2m c m c 42m
r mol kJ 4.52mol kJ )]0.1411()8.285(2)5.393(2[)
g ,H C ()l ,O H (2)g ,CO (2)g ,H C ()g ,H (2),(2)g ,H C (--?=?---?+-?=?-?+?=?-?+?=? H H H H H s H H 石墨解：
幻灯片 22
理解与讨论
一、概念题
1．在使用物质的量时，必须指明物质的基本单元。（对，错）
2．实际气体分子间引力使气体的压缩因子。（增大，减小）
3．一种物质的临界温度是一定的。（对，错）4．在101325 Pa 的压力下，–5℃的冰和–5℃的水能否平衡共存？（能，不能）
幻灯片 23
W Q U +=?U
?)CO (C (2m f m c
H H ?=?，金刚石）5. 式的适用条件是：。6. 对于气体其热力学标准状态规定为。7. 在恒容绝热的系统中发生一化学反应，则该系统的0 。(>、=、<)
8. 在什么条件下，封闭系统的热力学第一定律的数学表达式变为。
9. 25℃时，式是否正确？
10.
中的是指什么？p Q H =?RT n Q Q V p )(?+=n ?
幻灯片 24
11. 在理想气体混合物中，各组分的分压之比等于它们
的摩尔分数之比。（对，错）
12. 金刚石的标准摩尔燃烧焓等于石墨的标准摩尔燃烧焓。（对、错）
13.为使某气体经恒温压缩而液化，其温度必须高于临界温度。（对，错）
14. 理想气体经绝热可逆压缩后，温度。（变化，不变化）
15. 对于反应，其标准摩尔反应焓就等于的标准摩尔燃烧焓。（对，错）
幻灯片 25
O(l)H C 63J 11724-=V Q m c H ?1
mol
g -?二、0.700 g 的液态丙酮在氧弹量热计中完
全燃烧，实验测得25℃的。试计算丙酮的摩尔燃烧焓。
丙酮的摩尔质量为58.08mol kJ 0858********Q O(l)
3H 3CO2(g)
(g)4O O(l)
H C →nRT
Q Q ?解：
mol 972.7kJ
mol
976.4kJ
mol
kJ
10
298
3145
972
幻灯片 26
三、右面是水的相图，试完成下面的问题：
1. 在平衡线oa 、ob 、oc 上，温度和压力间的关系服从同一关系式，试写出这个关系式；
2. 水的三相点与水的冰点的温度是否相
同？根据你的回答，分别写出二者的开尔文温度。3.相图中的oa 线不能无限延长，为什么？4.在相图上标明各相区存在的相态。
幻灯片 27
V
T H T p 相变相变??=
d d 水
气
冰
2. 不同。三相点温度：27
3.16K ；
冰点温度：273.15K
3. 因为在水的临界温度以上，液态水已不存在，所以oa 线应止于水的临界温度，即oa 线不能无限延长。
4.
解：1. 克-克方程
幻灯片 28
热力学定律和热力学
基本方程
幻灯片 29
一、热力学第二定律的两种表述方式：
Kelvin ：从一个热源吸热，使之
完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。
Clausius ：热从低温物体传给高温
物体而不产生其它变化是不可能的。
热力学第二定律
幻灯片 30
二、可逆过程
可逆过程是实际过程的极限，只能趋近不能达到。
提出目的：提供一个度量不可逆程度的标准。
幻灯片 31
0d d B
A
B
A
R
≥-?
?
环
T Q
T
Q 0d d R ≥-环
T Q
T Q >0 不可逆过程
=0 可逆过程<0 不可能过程
热力学第二定律的数学表达式，其中以可逆过程作为比较的标准。
四、克劳修斯不等式和可逆性判据
幻灯片 32
?
?
=II (R2)
I R II (R1)
I R
d d T
Q T
Q 可逆过程的热温商只决定于初终态，与路径无关
?
=
=-=?∴II
I
R def
I II d T
Q S S S T
Q S R def
d d =
=克劳修斯不等式及不可逆程度：
)/(d B A
≥-
??
环T Q S 五、熵与熵增原理
幻灯片 33
熵增原理：
孤立系统：0
d =-
Q 0
d =-
W 0
d ≥孤立S 绝热系统：0d =-
Q 0
d 0≥=Q S 熵的本质：
熵是分子热运动混乱程度的度量
?
?>>>，，低温高温固液气S S S S S
幻灯片 34
0d 0',,≤=W V T A 0
0',,≤?=W V T A 0
0d 0',,0',,≤?≤==W p T W p T G G pV
A TS pV U TS H G +=-+=-==def
恒温恒容和只做体积功：
恒温恒压和只做体积功：
TS
U A -==def
六、亥氏函数和吉氏函数
幻灯片 35
七、理想气体
2
112ln ln p p
R V V R S ==?T nC H T nC U p V d d ,d d m
,m , ==…任何过程R
C C V p =- m ,m ,2112m
,ln ln p p R T T C S p +=? 恒温下的熵变：
温度压力变化引起的熵变：
幻灯片 36 热力学特征：
0 =?H —恒焓过程T
nC U V ?=?m ,T
nC H p ?=?m ,适用条件？
八、焦耳-汤姆逊效应
焦耳-汤姆逊效应应用：工业致冷
幻灯片 37
可逆相变化
)()(,,R αβH H H Q Q Q p -=?===相变相变相变相变)]()([αβV V p V p W --=?-=相变相变V
p H W H U 相变相变相变相变相变?-?=+?=?T
H T Q S //相变相变相变?==?0
,=??-?=?G S T U A 相变相变九、相变化中热力学函数的变化
幻灯片 38
普朗克假设0 K 纯固体和纯液体的熵值等于零0)K 0(m
=*
S 十、热力学第三定律
十一、化学反应中热力学函数的变化
∑∑?-=?=?B m
c B B m f B m r )B ()B ( H H H νν∑=?B m
B m r )B ( S S ν∑?=?-?=?B m f B m
r m r m r )B ( G S T H G ν
幻灯片 39
V T H T p ??=d d ─克-克方程o
?
?
? ??--=?**12m 12
11ln
T T R H p p C
RT H p +?-=*m }ln{适用条件？
十二、克拉佩龙-克劳修斯方程
幻灯片 40
例1.0.1 MPa 的1 mol 双原子分子理想气体，连续经历以下变化：(a) 从25℃恒容加热到100 ℃；(b) 向真空绝热膨胀体积增大一倍；(c) 恒压冷却到25℃。试求各步和总的Q 、W 、解：(a) 。
、、S H U ???J 1559 ,0m
,=?=?==T nC U Q W V V J
2183m ,=?=?T nC H p 11
2m ,K J 663.4ln -?==?T T V nC S 解题练习
幻灯片 41
J
2183 J, 1559 -=?=-=?H Q U p J
642=-?=p Q U W 1
1
2m
,K J 529.6ln -?-==?T T
V nC S 总计：
J 624 J, 624 ,0 ,0=-==?=?W Q H U 1
K J 897.3-?=?S (c)
0 , 0 ,0 ,0 ,0=?=?=?==H T U W Q 1
1
2K J 763.5ln -?==?V V
nR S (b)
幻灯片 42
例2. 100 ℃时水的饱和蒸气压为101.3kPa, Δvap H m
=40.66kJ ﹒mol -1，试求水在90 ℃时的饱和蒸气压。
设水在90-100 ℃的温度范围内Δvap H m 不随温度而变化。解：
?
???
??-?-
=12
Vap *1
*211ln T T R
H p p m
*2p = 70.59 kPa
幻灯片 43
理解与讨论
1. 在两个温度一定的热源T 1和T 2间运转的两部卡诺热机，其热机效率。（相同，不相同）
2. 试写出克劳修斯不等式
3. 对于孤立系统中的过程，其
4. 理想气体经绝热可逆压缩后，温度变化？
5. 实际气体通过节流装置温度必定变化。（对，错）
6. 克-克方程的适用条件是。
7. 在何条件下克劳修斯不等式可化为的形式？
S
?0。(>，=，<) 0≤?G 一、概念题
幻灯片 44
mol 4二、在外压为100 kPa 带有活塞的绝热气缸中，盛有
温度为25℃、压力为100 kPa 的某理想气体。现将外压从100 kPa 突然降到50 kPa ，使气体膨胀到气缸内外压力相等。试求终态温度及过程的、、。
已知该理想气体的
。
解：
幻灯片 45
J 1.3541ΔΔm ,-==T nC U V 1
12112m ,K J 11.5K J )50/100ln(3145.84)15.298/56.255ln(3145.85.34)
/ln()/ln(--?=?????
????+???=+=?p p nR T T nC S p J
6.4957ΔΔm ,-==T nC H p
幻灯片 46
相律
幻灯片 47
相平衡和化学平衡时强度性质中独立变量数目的规律。
独立变量数目？相互依赖关系？
p
T x x x x y y , , ' ,' , B A B A B A
幻灯片 48
' 2R R K f --+-=π f 的意义？
相律：例1. NH 4HS (s)在真空容器中分解
1
(g) S H (g)NH (s) HS NH 234=+R 1
' S H NH 23==R y y CaCO3(s)=CaO (s)+CO2(g)
f = 3-3 + 2-1-0 = 1
CaO (s)
CaCO 3(s)
CO 2(g)
例2.
f = 3-2+2-1-1 = 1
幻灯片 49
例3.NH 4HS (s)在预先加入NH 3的容器中分解
并达到平衡。
f = 3-2+2-1-0 = 2
NH 4HS (s)
NH 3(g)H 2S (g)
幻灯片 50
拉乌尔定律和亨利定律
幻灯片 51 A , B
A , B
幻灯片 52
一、拉乌尔定律：
B B B x p p *=二、亨利定律：
B B ,H B x K p x =A A A x p p *
=K H x , B ：一种虚拟的纯物质的饱和蒸气压。理想溶液微观模型特征：A -A ，A -B ，B -B 相互作用相同，分子大小相同。微观模型：A-A ，A-B ，B-B 相互作用不同，分子大小不同。A 的周围是A ，B 的周围也是A 。
幻灯片 53
例苯(A)和甲苯(B)的混合物可看作理想混合物。20℃时它们的饱和蒸气压分别为9.96kPa 和2.97kPa 。试计算x A = 0.200 时，混合物中苯和甲苯的分压和蒸气总压。
kPa
99.1200.0kPa 96.9A A A =?==*
x p p 2.38kPa
0.200)(1kPa 97.2)
1(A B
B B B =-?=-==**x p x p p 4.37kPa
2.38kPa 1.99kPa B A =+=+=p p p 解：
幻灯片 54
9955.01A =x 9055.02A =x 例. 物质A 和B 形成溶液，其中B 是不挥发的，A 服
从拉乌尔定律。实验测得300K 时溶液的蒸气压为11250Pa ，溶液组成；350K 时溶液的蒸气压为12450Pa ，溶液组成。
设A 的摩尔蒸发焓不随温度而变化，试求此摩尔蒸发焓。
幻灯片 55
14412*
2
A *
1
A m vap 12m vap *1
A *
2A 42A 2*
2A 41A 1*1
A mol J 3424300
135********.1101301.1ln 3145.811ln
11ln
Pa 103749.19055.012450
Pa, 101301.19955
.011250
-?=-???=
-=?????
??-?-
=?===?===T T p p R H T T R H p p x p p x p p 解：
幻灯片 56
相平衡
幻灯片 57
一、理想溶液的恒温相图
*
* A p p C 6H 5CH 3(A) ~C 6H 6(B) A A A x p p * =B B B x p p * =正比关系 A A B B B A B A B A )() (x p p p x p p p p p p * *** **--=-+=+=线性关系 **>>A B p p p 幻灯片 58 L V L +V 液相线 气相线A A A A x p py p * ==B B B B x p py p * ==A A x y B x y > 幻灯片 59 二、理想溶液的恒压相图 幻灯片 60 三、正偏差系统的恒温与恒压相图 p -x 图：液相线不是直线；t -x 图：液相线向下位移 幻灯片 61 水(A)- 异丁醇 (B) 气液液平衡相图 幻灯片 62 热分析法 冷却曲线 四、两组分系统的液固平衡相图 幻灯片 63 1. 固相完全不互溶的两组分系统 幻灯片 64 2、固相完全不互溶且生成化合物的系统 （1）生成 稳定化合物 幻灯片 65 （2）生成不稳定化合物 幻灯片 66 幻灯片 67 视图练习 40 801201601 2 3 4 5 67 M MA3 A t/ C x A 0 1.0 幻灯片 68 化学平衡 幻灯片 69 ∑ +++---== B B R G E D B 0 r g e d ν∑=+++---=B R G E D B B μμμμμν r g e d K RT G ln m r -=? m r m r m r S T H G ?-?=?)/(d /ln d 2m r RT H T K ?== f (T ,反应本性) K 标准平衡常数 幻灯片 70 一、理想气体反应的平衡常数 ) R(g )G(g )D(g )E(g r g d e +=+? ??? ??= e d r g p py p py p py p py K )/()/()/()/(eq E eq D eq R eq G 决 定于反应本性、T K p e d r g p py py py py py K )()()()()(def eq E eq D eq R eq G B eq B B ===∏ν B B )(ν∑?= p K K p 幻灯片 71 B B eq B B eq B B eq E eq D eq R eq G )()()()(νν∑∑? ? ? ???∑=?? ? ???∑??= n p K n p n n n n K n e d r g p B B 二、平衡常数的应用 eq B B eq B eq B /n n y ∑=1.计算平衡转化率αi (1)总压的影响 (2)惰性气体影响 2.反应条件对平衡的影响 (3) 配料比的影响 幻灯片 72 范特荷甫方程 )/(d /ln d 2m r RT H T K ?=: m r C H =? C RT H T K T T R H K K +?- =???? ??-?-= m r 12m r 1 2)(ln ,11ln 若三、温度对平衡常数的影响 幻灯片 73 吉氏函数变化与反应进行的方向 B B B m r ≤= ?∑ μνG 四、化学反应的方向和限度 理想气体反应方程 普遍式： 幻灯片 74 K RT G ln m r -=?反应物T 产物T 反应物298.15K 产物298.15K 中心公式:??+?=?T p T C H T H 15 .298m ,r m r m r d )K 15.298()( T T C S T S T p d /)(298.15K )(K 15.298m ,r m r m r ? ?? ? ???+?=? ) ()()(m r m r m r T S T T H T G ?-?=?用热性质数据计算平衡常数 幻灯片 75 (g) H (g)CO (g) O H (g) CO 222+==+43 .1= K MPa 00.5CO =p MPa 200.0O 2H =p MPa 300.02CO =p MPa 300.02H =p m r G ?例. 在1000 K 时，理想气体反应设有一反应系统，各物质的分压为： 试计算此条件下的，并说明反应的方向。 幻灯片 76 43 .1== K K p 90 .0) 10200.0)(10500.0() 10300.0)(10300.0(3333=????= p J 1 m r mol kJ 85.3)/ln(-?-==?p p K J RT G p p K J <0 m r 幻灯片 77 化学动力学 幻灯片 78 消耗速率:生成速率: t n V d d 1A A ?-=υ()??→?V t c d d A A - =υt n V d d 1P P ?= υ()??→?V t c d d P P = υ对于0 = -N 2 -3H 2 + 2NH 3 2 3 3 2 2NH H N υυυυ= = =∴化学反应的速率 幻灯片 79 一、零级反应 反应速率方程aA + bB →pP ，A A A d d d d k t x t c ==- =υ特征和判据 t k αc t k x c c A A A A A ===-00二、一级反应 aA+bB →pP A A A A d d c k t c υ=- =} ln{}ln{}ln{A0A A0A c t k x c c +-=-= 幻灯片 80 A A0A0A A0A 11 ln 1ln 1ln 1α-=-==t x c c t c c t k 特征和判据 幻灯片 81 正向放热对峙反应的最基本的特点:存在最适宜的反应温度 几个典型的复合反应 对峙反应： 连串反应： 最基本的特点：在反应过程中，中间产物B 的浓度有极大值。 幻灯片 82 C 6H 5CH 3+HNO 3 o -NO 2–C 6H 4CH 3+H 2O m -NO 2–C 6H 4CH 3+H 2O p -NO 2–C 6H 4CH 3+H 2O 2 1 C B k k c c =一级平行反应最基本的特点： 产物的浓度之比恒定即平行反应： 幻灯片 83 界面张力的定义: 1.沿界面的切线方向，垂直作用于单位长度分界边缘上的收缩张力。 2.增加单位面积时，系统必须得到的可逆表面功。 界面现象 过热液体的形成 过热液体:是指液体的温度超过其沸腾温度而没有沸腾的情况,此时若加入可以引起液体沸腾的多孔物质或金属,可导致液体爆沸,若液体温度高过其沸腾温度过多，可能导致爆炸。用微波炉加热用不会引起沸腾的玻璃容器盛装的水会出现过热液体。 形成原因：液体沸腾时，液体内部有大量的气泡形成，使汽液分界面大大增加，于是整个液体剧烈汽化。在一般情况下，液体中容有空气。以这些既有的空气泡作核而形成的气泡具有足够大的半径，接近于分界面为平面的情形，只要气泡中的蒸汽压等于液体的压强，即发生沸腾。如果液体中没有现存的空气泡作核，最初气泡的形成，其半径必然极小，泡内饱和蒸气压必然远小于外压力，因此在外压力压迫之下，小气泡难于形成，致使液体不易沸腾，从而成为过热液体。当达到正常沸点的温度，即饱和蒸汽压P等于液体的压强p,力学平衡条件要求气泡内的蒸汽压强大于液体的压强，而相变平衡条件又要求气泡内的蒸汽压强小于液体的压强。因此在正常沸点的温度，不能同时满足力学平衡条件和相变平衡条件。除非液体的温度高于正常的沸点，使相应的饱和蒸汽压大于液体压强。故此，形成了过热液体。 高压锅的工作原理 为了节约时间，人们已经习惯用高压锅来煮饭菜。其实它并非是现代生活中的发明，早在300多年前，法国物理学家帕平就用它做过“大餐”。 一次，帕平在做实验时，由于不小心，被从加热容器中喷出来的蒸汽烫伤了手，伤势十分严重。帕平就向波意耳请教这次的蒸汽格外热的原因。波意耳的解释是，在高压下水的沸点升高，所以它的蒸汽特别烫。实验中水是在密闭容器里加热的，沸腾后的水蒸气使容器上方的空气密度加大，从而使气压升高。反之，在低压情况下，沸点降低的水蒸气就不烫手了。 受到启发之后的帕平设计并且制作了一个密闭的容器，然后把容器内的水加热，容器里的压力随着水温的升高越来越大，因而水的沸点也升高，食物也就熟得快了。他从此得出结论，气压的高低与水的沸点温度成正比。帕平制造了第一只高压锅，然后，他用高压锅做了牛肉等各种食物，举办了一个名为“加压大餐”的宴会，大家吃过以后都啧啧称奇。就这样，高压锅开始走入千家万户 279 界面现象 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数 表面张力γ：引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m -1。 表面功：'δ/d r s W A ，使系统增加单位表面所需的可逆功，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数：B ,,()(/)s T p n G A α??，恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯 函数，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数的广义定义： B()B()B()B(),,,,,,,,( )()()()S V n S p n T V n T p n s s s s U H A G A A A A ααααγ????====???? ',r s T p s W dA dG dA γδ== 表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而表面功及表面吉布斯函数则是从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量，但它们的数值及量纲等同的，均可化为N·m -1。 在一定温度、压力下，若系统有多个界面，其总界面吉布斯函数： s i i s i G A γ=∑ 2. 弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程 附加压力：Δp =p 内-p 外 拉普拉斯方程：2p r γ?= 规定弯曲液面凹面一侧压力位p 内，凸面一侧压力位p 外；γ为表面张力；r 为弯曲液面的曲率半径，△p 一律取正值；附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3. 毛细现象 毛细管内液体上升或下降的高度 2cos h r g γθρ= 式中：γ为表面张力；ρ为液体密度；g 为重力加速度；θ为接触角；r 为毛细管半径。当液体不能润湿管壁，θ>90°即0cos θ<时，h 为负值，表示管内凸液体下降的深度。 4. 微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 关于化学的学习心得体会5篇 心得体会是指一种读书、实践后所写的感受性文字。一般分为学习体会，工作体会，教学体会，读后感，观后感。以下是关于化学的学习心得体会5篇，欢迎阅读参考! 关于化学的学习心得体会(一) 科学的目的除了应用以外，还有发现世界的美，满足人类的好奇心。物理化学自然也是科学，所以同样适用。 化学热力学，化学动力学，电化学，表面化学……物理化学研究的主要内容大致如此。然而，在刚刚开始学物化的时候，我几乎被一大堆偏微分关系式所吓晕。尤其是看那一大堆偏微分的公式，更是让我觉得头痛。然而通过阅读以及对以前高数的复习，我慢慢地能理解偏微分的含义了。由于物化是一门交叉性的学科，因此我们除了上课要认真听讲更重要的是联系以前学习过的知识，将它们融会贯通，这才能学习好物化。 物化是有用的，也是好玩的，这些是学习物化的动力，那么，怎样才可以学好物化呢? 对我来说，主要就是理解-记忆-应用，而串起这一切的线索则为做题。理解是基础，理解各个知识点，理解每一条重要公式的推导过程，使用范围等等。我的记性不太好，所以很多知识都要理解了之后才能记得住，但是也正因如此，我对某些部分的知识点或公式等的理解可能比别人要好一点，不过也要具体情况具体分析，就好像有一些公式的推导过程比较复杂，那或许可以放弃对推导过程的理解，毕竟最重要的是记住这条公式的写法及在何种情况下如何使用该公式，这样也就可以了，说到底，对知识的记忆及其应用才是理解的基础物理化学不在于繁杂的计算，而是思路。 我觉得学习物化时应该逐渐的建立起属于自己的物理化学的理论框架，要培养出物理化学的思维方式，而且应该有自己的看法，要创新。物化离不开做题。 认真地去做题，认真地归纳总结，这样才可以更好地理解知识，这样才能逐渐建立起自己的框架，而且做题也是一个把别人的框架纳入自己的框架的过程。从另 物化实验总结与心得 闽江学院化学与化学工程系120101202242 朱家林 时间过的很快，一个学期的物化实验已经结束了。经过一个学期的物化实验的学习，学到了很多专业知识和实验基本操作，以及很多做人做事的技巧和态度。物化实验是有用的，也是有趣的，物理化学实验涉及到了化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学。一下，简单的回顾一下本学期的十四个物化实验。 实验一、燃烧热的测定 用氧弹卡计测定萘的燃烧热；了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别；了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术；学会用雷诺图解法校正温度变化。热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。试验中要注意：压片时应将Cu-Ni合金丝压入片内；氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气，并用万用表检查两极间是否通路；将氧弹放入量热仪前，一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后，应立即将其关上。氧弹充氧的操作过程中，人应站在侧面，以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出，发生危险。 实验二、液体饱和蒸汽压的测定 明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系棗克劳修斯-克拉贝龙方程式；用等压计测定不同温度下苯的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术；学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。测定前必须将平衡管a,b段的空气驱赶净。冷却速度不应太快，否则测得的温度将偏离平衡温度。如果实验过程中，空气倒灌，则实验必须重做。在停止实验时，应该缓慢地先将三通活塞打开，使系统通大气，再使抽气泵通大气（防止泵中油倒灌），然后切断电源，最后关闭冷却水，使装置复原 选 择 题 1. 在相同的温度及压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴经这一变化过程，以下性质保持不变 的是（ d ） （a ）总表面能 （b ）比表面 （ c ）液面下的附加压力 （ d ）表面张力 2. 直径为 1×10 -2 m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为 ?m -1 ）（ d ） （a ）5 Pa （b ）10 Pa （c ）15 Pa （d ）20 Pa 思路：因为肥皂泡有内、外两个表面，内面的附加压力是负值，外面的附加压力是正值，故 4 p s ，答案选 d 。 R' 4. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合 Langmuir 吸附等温式， 在苯蒸汽压力为 40Pa 时，覆盖率 θ=， 当 θ =时，苯蒸汽的平衡压力为（ b ） （a ）400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （ d ） 200 Pa 思路： Langmuir 公式 1 ap 将已知条件的压强和覆盖率代入公式， 计算得到 a 的值，然后根据新的覆盖度和 a ，计算出平衡压力。 答案为 b 。（要求能够自己推导 Langmuir 公式） 5. 在 298K 时，已知 A 液的表面张力是 B 液的一半，其密度是 B 液的两倍。如果 A ， B 液分别用相同 的毛细管产生大小相同的气泡时， A 液的最大气泡压力差等于 B 液的（ a ） （a ）倍 （b ）1倍 （c ）2倍 （d ）4 倍 2 思路： p s ，代入该公式计算比值，答案选 a 。 s R' 6. 将一毛细管插入水中，毛细管中水面上升 5cm ，在 3cm 处将毛细管折断，这时毛细管上端（ c ） （a ）水从上端溢出 （b ）水面呈凸面 （c ）水面呈凹形弯月面 （ d ）水面呈水平面 思路：液体具有流动性， Yang-Laplace 公式中的半径是可以变化的，不可能出现“井喷”的情况。 7. 用同一滴管分别滴下 1cm 3 的 NaOH 水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为（ c ） （a ）三者一样多 （b ）水 ＞乙醇水溶液 ＞NaOH 水溶液 （c ）乙醇水溶液 ＞水 ＞NaOH 水溶液 （d ）NaOH 水溶液 ＞水＞乙醇水溶液 思路：乙醇对水而言是表面活性剂， NaOH 对水而言是非表面活性3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力 γ0 为纯水的表面张力， 式中 A ， γ 与溶质的活度 a 呈如下关系： B 为常 数，则溶液表面过剩 Γ2为（ c ） a ） Aa RT 1 Ba b ） ABa RT 1 Ba c ） ABa RT 1 Ba d ） Ba RT 1 Ba 思路： ad RT da RT A B 1 Ba ABa ，答案选 c 。 RT 1 Ba 物理化学表面现象练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。 所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。 4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题： 1．下列叙述不正确的是： (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系 统吉布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长 度切线的表面紧缩力； (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同； (D) 比表面自由能单位为J·m－2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。 2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直； (B) 表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切； (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。 3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们： (A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同；(D) 物理意义不同，单位不同。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度： (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 5．纯水的表面张力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力： (A) 饱和水蒸气；(B) 饱和了水蒸气的空气； (C) 空气；(D) 含有水蒸气的空气。 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态， 物理化学心得体会 经过对物理化学的学习，感觉很系统，很科学，我对这门课程有了进一步的了解与熟悉。物理化学的研究内容是：热力学、动力学、和电化学等，它是化学中的数学、哲学，学好它必须用心、用脑，无论是用眼睛看，用口读，或者用手抄写，都是作为辅助用脑的手段，关键还在于用脑子去想。 学习物理化学应该有自己的方法：一、勤于思考，十分重视教科书，把其原理、公式、概念、应用一一认真思考，不粗枝大叶，且眼手并用，不放过细节，如数学运算。对抽象的概念如熵领悟其物理意义，不妨采用形象化的理解。适当地与同学老师交流、讨论，在交流中摒弃错误。二、勤于应用，在学习阶段要有意识地应用原理去解释客观事物，去做好每一道习题，与做物化实验一样，“应用”对加深对原理的理解有神奇的功效，有许多难点是通过解题才真正明白的。做习题不在于多，而在于精。对于典型的题做完后一定要总结和讨论，力求多一点“觉悟”。三、勤于对比与总结，这里有纵横二个方面，就纵向来说，一个概念原理总是经历提出、论证、应用、扩展等过程，并在课程中多次出现，进行总结定会给你豁然开朗的感觉。就横向来说，一定存在相关的原理，其间一定有内在的联系，如熵增原理、Gibbs自由能减少原理、平衡态稳定性等，通过对比对其相互关系、应用条件等定会有更深的理解，又如把许多相似的公式列出对比也能从相似与差别中感受其意义与功能。在课堂上做笔记，课下进行总结，并随时记下自己学习中的问题及感悟，书本上的、课堂上的物化都不属于自己，只有经历刻苦学习转化为自己的“觉悟”才是终身有用的。 第二、三章是热力学部分的核心与精华，在学习和领会本章内容中，有几个问题要作些说明以下几点：1. 热力学方法在由实践归纳得出的普遍规律的基础上进行演绎推论的一种方法。热力学中的归纳，是从特殊到一般的过程，也是从现象到本质的过程。拿第二定律来说，人们用各种方法制造第二类永动机，但都失败了，因而归纳出一般结论，第二类永动机是造不出来的，换句话说，功变为热是不可逆过程。第二定律抓住了所有宏观过程的本质，即不可逆性。热力学的整个体系，就是在几个基本定律的基础上，通过循环和可逆过程的帮助，由演绎得出的大量推论所构成。有些推论与基本定律一样具有普遍性，有些则结合了一定的条件，因而带有特殊性。例如从第二定律出发，根据可逆过程的特性，证明了卡诺定理，并得出热力学温标，然后导出了克劳修斯不等式，最终得出了熵和普遍的可逆性判据。以后又导出一些特殊条件下的可逆性判据。这个漫长的演绎推理过程，具有极强的逻辑性，是热力学 生活中有趣现象的物理化学原理 烧不坏的手帕 用品：手帕、100毫升烧杯、酒精灯、竹夹子。 酒精。 原理：酒精遇火燃烧，放出热量，使酒精和水大量挥发，带走部分热量。左右摇晃手帕时可散去大量热。这样火焰的温度被降低，不能达到手帕的着火点。 操作：在烧杯中倒入20毫升酒精和10毫升水，充分摇匀，将手帕放入溶液中浸透。用竹夹子夹出手帕，轻轻地把酒精挤掉，然后放在燃着的酒精灯上点燃。手帕着火后，火焰很大。这时要左右摇晃手帕，直到熄灭。火熄灭后，手帕完好无损。 用品：手帕、玻棒、酒精灯。 合掌生烟 仪器及药品 聚乙烯或聚氯乙稀透明片，玻璃棒，胶水少许；浓氨水，浓盐酸 实验步骤 （1）用胶水将塑料小片分别贴于两手手心，并请另一人分别用玻璃棒蘸取浓氨水和浓盐酸抹在塑料片上(有一点即可，勿使流动)。 （2）两手微握，各在一方，不要靠拢。 （3）合掌时先要做成捧物状，然后再慢慢打开一条缝，使生成的白烟慢慢冒出。 原理 氨和氯化氢可直接化合生成氯化铵而形成白烟：NH3+HCl=NH4Cl 注意事项 （1）药品要轻拿轻放小心取用，抹于塑料片上的酸、碱要少而匀。 (2)实验后立即洗手。 本次推荐实验名字：制作发光番茄 视频地址：https://www.doczj.com/doc/1f11886109.html,/v_show/id_XNzI4MjE4NA==.html 视频说明：首先取一盒火柴，（因为火柴头内含有磷）用刀子将火柴头刮下，然后混入漂白剂，充分震荡并且静置之后，取上层清液，注入到番茄内部（从各个方向注入，均匀为主）然后再取双氧水，注入番茄，关灯后可以看见番茄发光了。 此实验会出现的问题是火柴头中含磷量不高或者不纯。本人经查找，得知所用的为不安全火柴，即一种火柴头涂有硫磺，再覆以白磷、树胶、铅丹火二氧化锰的混合物。因为白磷燃点过低，现在已被其他安全火柴（主要为红磷和硫）取代。因此作此实验，建议用纯度中等的白磷进行。同时应注意安全，以防白磷自燃。 3、喷雾作画 实验原理 物化实验心得 大三上个学期快接近尾声了，物化实验已结束两周了。回想起物化实验的日子，感慨颇多，感觉自己也收获了不少。 物化实验让我学到了在课堂上学不到的知识。打个譬如吧，在每次做完物化实验之后，我们都要对实验数据进行处理，在处理数据时，我们要用到Origin 软件，通过物化这一系列的实验，我们初步地掌握了常用的Origin软件的知识，对我们日后使用Origin软件打下了基础。同时，在处理数据时，还要用到Excel 软件，Word软件。通过对这些软件的操作，对我们日后更快捷、准确地处理数据，提高工作效率奠定了基础。 物化实验让我认识到了团队合作的重要性。这一点，我感慨颇深。打个譬如吧，在物化实验中，我们班的全体同学就相当于一个团队。每次实验，我们班的同学不是做同一个实验，而是每个小组各有各的实验。在开学刚开始，我们每个小组被安排了一个要负责的实验，在每次做实验时，有不同的组要做我们负责的实验，这时，在他们做我们这个实验之前，一些注意事项，实验流程就要求我们给他们讲解，这样， 对他们解决实验中遇到的问题，顺利完成实验提供了不少帮助，同时，在我们做他们实验之前，他们这组也会跟我们讲做他们实验时要注意的事项，实验流程，这对我们顺利完成实验提供了不少帮助，这样就用不着老师为了解决学生在实验过程中遇到的问题跑来跑去，节省了老师的时间，提高了工作效率。 物化实验让我们培养了动手的能力。在做各个物化实验时，虽然是一个组做一个实验，但是，每次实验，我们每个人还是要自己动手做实验的，在做实验的过程中，我们要学会如何安装仪器，如何使用仪器，这样就逐渐培养了我们动手的能力。 物化实验中存在创新实验环节，让我们学会了如何去发现问题，分析问题，解决问题。如我们那组负责的实验是双液系的气液平衡相图，在做这个实验中，我们发现，气相成分采集的比较少，恒温水浴槽的恒温效果不怎么好，沸点很难把握等一系列的问题，通过分析问题，我们会提出了各种大胆的猜想，尝试着去解决实验中存在的种种问题，以求更好地完善实验。这样，让我们学会了如何去发现问题，分析问题，解决问题。这样，对我们日后更好地解决工作中、生活中存在的问题起到积极的作用。 物化实验让我认识到自己和班上的同学之间还存 第十章界面现象 10.1在293.15 K及101.325kPa下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。 10.2计算373.15K时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。 （1）水中存在的半径为0.1μm的小气泡； （2）空气中存在的半径为0.1μm的小液滴； （3）空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。 10.3 293.15K时，将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1，密度为789.4kg·m-3，重力加速度为9.8m·s-2。设乙醇能很好地润湿玻璃。 10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1，密度为997kg·m-3。当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时，计算。 （1）开始形成水滴的半径； （2）每个水滴中所含水分子的个数。 10.5已知CaCO3（s）在773.15K时的密度3900kg·m-3，表面张力为1210×10-3 N·m-1，分解压力为101.325Pa。若将CaCO3（s）研磨成半径为30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。 10.6已知273.15K时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。试求：（1）朗缪尔吸附等温的b值； （2）CHCl3的分压为6.6672 kPa时，平衡吸附量为若干？ 10.7在1373.15K时向某固体表面涂银。已知该温度下固体材料的表面张力γs =9 65 mN·m-1，Ag（l）的表面张力γl = 878.5 mN·m-1，固体材料与Ag（l）的表面张力γsl = 1364mN·m-1。计算接触角，并判断液体银能否润湿该材料表面。 10.8 293.15K时，水的表面张力为72.75mN·m-1，汞的表面张力486.5 mN·m-1，而汞和水之间的表面张力为375 mN·m-1，试判断： 物理课和化学课是当前高中教育阶段非常重要的两门基础课程,包含在理工科之中,但是两门课程在很大程度上具备文科的特点。下面是学习物理化学的心得体会，供你参考! 学习物理化学的心得体会篇1 经过对物理化学的学习，感觉很系统，很科学，我对这门课程有了进一步的了解与熟悉。物理化学的研究内容是：热力学、动力学、和电化学等，它是化学中的数学、哲学，学好它必须用心、用脑，无论是用眼睛看，用口读，或者用手抄写，都是作为辅助用脑的手段，关键还在于用脑子去想。 学习物理化学应该有自己的方法： 一、勤于思考，十分重视教科书，把其原理、公式、概念、应用一一认真思考，不粗枝大叶，且眼手并用，不放过细节，如数学运算。对抽象的概念如熵领悟其物理意义，不妨采用形象化的理解。适当地与同学老师交流、讨论，在交流中摒弃错误。 二、勤于应用，在学习阶段要有意识地应用原理去解释客观事物，去做好每一道习题，与做物化实验一样，应用对加深对原理的理解有神奇的功效，有许多难点是通过解题才真正明白的。做习题不在于多，而在于精。对于典型的题做完后一定要总结和讨论，力求多一点觉悟。 三、勤于对比与总结，这里有纵横二个方面，就纵向来说，一个概念原理总是经历提出、论证、应用、扩展等过程，并在课程中多次出现，进行总结定会给你豁然开朗的感觉。就横向来说，一定存在相关的原理，其间一定有内在的联系，如熵增原理、 bb 自由能减少原理、平衡态稳定性等，通过对比对其相互关系、应用条件等定会有更深的理解，又如把许多相似的公式列出对比也能从相似与差别中感受其意义与功能。在课堂上做笔记，课下进行总结，并随时记下自己学习中的问题及感悟，书本上的、课堂上的物化都不属于自己，只有经历刻苦学习转化为自己的觉悟才是终身有用的。 第二、三章是热力学部分的核心与精华，在学习和领会本章内容中，有几个问题要作些说明以下几点： 1. 热力学方法在由实践归纳得出的普遍规律的基础上进行演绎推论的一种方法。热力学中的归纳，是从特殊到一般的过程，也是从现象到本质的过程。拿第二定律来说，人们用各种方法制造第二类永动机，但都失败了，因而归纳出一般结论，第二类永动机是造不出来的，换句话说，功变为热是不可逆过程。第二定律抓住了所有宏观过程的本质，即不可逆性。热力学的整个体系，就是在几个基本定律的基础上，通过循环和可逆过程的帮助，由演绎得出的大量推论所构成。有些推论与基本定律一样具有普遍性，有些则结合了一定的条件，因而带有特殊性。例如从第二定律出发，根据可逆过程的特性，证明了卡诺定理，并得出热力学温标，然后导出了克劳修斯不等式，最终得出了熵和普遍的可逆性判据。以后又导出一些特殊条件下的可逆性判据。这个漫长的演绎推理过程，具有极强的逻辑性，是热力学精华之所在。采用循环和以可逆过程为参照，则是热力学独特的基本方法。 2. 热力学基本方程是热力学理论框架的中心热力学基本方程将、、、、、、A、等 第十章界面现象 10.1 界面张力 界面：两相的接触面。 五种界面：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固界面。（一般常把与气体接触的界面称为表面，气—液界面=液体表面，气—固界面=固体表面。） 界面不是接触两相间的几何平面！界面有一定的厚度， 有时又称界面为界面相(层）。 特征：几个分子厚，结构与性质与两侧体相均不同 比表面积：αs=A s/m（单位：㎡·㎏-1） 对于一定量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表面效应也就越明显，物质的分散度可用比表面积αs来表示。 与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对系统性质的影响不可忽略。 1. 表面张力，比表面功及比表面吉布斯函数 物质表面层的分子与体相中分子所处的力场是不同的——所有表面现象的根本原因！ 表面的分子总是趋向移往内部，力图缩小表面积。液体表面如同一层绷紧了的富有弹性的橡皮膜。 称为表面张力：作用于单位界面长度上的紧缩力。单位：N/m, 方向：表面（平面、曲面）的切线方向 γ可理解为：增加单位表面时环境所需作的可逆功，称比表面功。单位： J · m-2。 恒温恒压： 所以： γ等于恒温、恒压下系统可逆增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，γ也称为比表面吉布斯函数或比表面能。单位J · m-2 表面张力、比表面功、比表面吉布斯函数三者的数值、量纲和符号等同，但物理意义不同，是从不同角度说明同一问题。(1J=1N·m故1J·m-2=1N·m-1，三者单位皆可化成N·m-1) 推论：所有界面——液体表面、固体表面、液-液界面、液-固界面等，由于界面层分子受力不对称，都存在界面张力。 2. 不同体系的热力学公式 对一般多组分体系，未考虑相界面面积时： 第9章表面现象和胶体化学 1 基本概念 1.1界面和表面 不同物质或同种物质的密切接触的两个相之间的过渡区叫界面，如液态水和冰的接触面，水蒸气和玻璃的接触面等等。 表面是指固体对真空或固体和液体物质与其自身的蒸气相接触的面。显然，表面包括在界面的概念之内，但通常并没严格区别两者，“表面”和“界面”互相通用。 1.2 表面能、表面函数和表面功 表面上的物质微粒比他们处于体相内部时多出的能量叫表面能或总表面能。 由于表面的变化通常在等温等压条件下进行，因此这时的表面能实际上就是表面吉布斯函数。 在等温等压下且组成不变的条件下以可逆方式增加体系的表面积时所做的非体积功叫表面功，它在量值上等于表面吉布斯函数。 1.03 表面张力（比表面能） 简单的说，表面张力就是单位面积上的表面能量，即比表面能，因为它与力有相同的量纲，故叫表面张力。实际上，表面张力是表面层的分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力。 1.04 附加压力 弯曲液面下的附加压力是指液面内部承受的压力与外界压力之差，其方向指向曲面球心。 1.5 铺展和铺展系数 某一种液滴在另一种不相溶的液体表面上自行展开形成一层液膜的现象叫铺展，也叫展开。 铺展系数就是某液滴B在液体A的表面上铺展时比表面吉布斯函数的变化值，常用符号为S B/A 1.6 湿润 凡是液体沾湿在固体表面上的现象都叫润湿，其中又分为铺展润湿（液体在固体表面上完全展开），沾湿湿润（液体在固体表面形成平凹透镜）和浸没湿润（固体完全浸渍在液体中），三种湿润程度的差别是：浸没湿润〉铺展湿润〉沾湿湿润 1.7 沾湿功和湿润功 在定温定压下，将单位面积的固-液界面分开时外界所做的可逆功叫沾湿功。这一概念对完全不相溶的两种液体间的界面也适用。 结合功是指定温定压下，将单位面积的液柱拉开时外界所做的可逆功，又叫内聚功。它是同种分子相互吸引能力的量度。 1.08 接触角 液体在固体表面达到平衡时，过三相接触点的切线与固-液界面所夹的最大角叫平衡接触角或润湿角，常用符号θ。例如， 1.09 表面活性物质（表面活性剂） 由亲水的极性基团和亲油的非极性基团组成的能显著降低表面张力的物质叫表面活性物质，又叫表面活性剂，它分离子型和非离子型两大类型，其中离子型表面活性剂又分阴离子型、阳离子型、和两性型三种。1.10 增溶作用 在一种溶剂中加入表面活性物质后，能明显增加原来不溶或微溶于该溶剂的物质的溶解度，这种现象叫增溶作用。如苯不溶于水，加入肥皂后，苯的溶解度大大增加。增溶不同于真正的溶解，主要是促进胶束形成。这种体系是热力学稳定体系。 1.11 乳化作用 物理化学实验心得 一、物理化学实验的目的与要求 （一）物理化学实验教学的目的 物理化学实验是化学实验科学的重要分支，也是研究化学基本理论和问题的重要手段和方法。物理化学实验的特点是利用物理方法研究化学系统变化规律，通过实验的手段，研究物质的物理化学性质及这些性质与化学反应之间的某些重要规律。物理化学实验教学的主要目的是： 1.通过物理化学实验，使学生初步了解物理化学的研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能，并培养学生具备观察实验现象，正确记录和处理实验数据，以及分析问题和解决问题的能力。 2.加深对物理化学基本理论和概念的理解并巩固所学习的知识。 3.培养学生理论联系实际的能力。 4.培养学生查阅文献资料的能力。 5.使学生受到初步的实验研究的训练，提高学生的实验操作技能和培养学生初步进行科学研究的能力。 6.培养严肃认真、实事求是和一丝不苟的科学态度及工作作风。 （二）物理化学实验要求 进行每个实验都包括实验的预习，实验操作和实验报告三个步骤，它们之间是相互关联的，任何一步做不好，都会严重影响实验教学质量。 1. 实验前预习及预习报告 阅读实验讲义的有关内容，查阅相关资料，了解实验的目的和要求、原理和仪器、设备的正确使用方法，结合实验讲义和有关参考资料写出预习报告。预习报告的内容包括：（1）实验目的；（2）简单原理；（3）操作步骤和注意事项；（4）原始数据记录表格。要用自己的语言简明扼要的写出预习报告，重点是实验目的、操作步骤和注意事项。 实验前，教师要检查每个学生的预习报告，必要时进行提问，并解答疑难问题。对未预习和未达到预习要求的学生，不得进行实验。 2. 实验操作 学生进入实验室后，应首先检查测量仪器和试剂是否齐全，并做好实验前的各种准备工作。实验操作时，要严格控制实验条件，在实验过程中仔细观察实验现象，详细记录原始数据，积极思考，善于发现问题和解决实验中出现的各种问题。 3. 实验报告 实验完毕，每个学生必须把自己的测量数据进行独立和正确处理，写出实验报告，按时交给教师。实验报告应包括：实验目的与原理、实验步骤、数据记录及处理、结果与讨论等几个部分。其中结果分析讨论主要是对实验结果进行误差分析、实验现象的解释，实验的体会，提出改进意见。实验报告是教师评定实验成绩的重要依据之一。 4. 下次实验时，交上次实验报告，延期不交者，不能进行实验。 教师应根据实验所用的仪器、试剂及具体操作条件，提出实验结果的要求范围，学生达不到此要求，则必须重做实验。 第七章 1. 法拉第定律：Q ＝zFξ 2. 迁移数计算++++-+- = = ++I Q t I I Q Q 【例】用铜电极电解CuSO 4溶液,通电一定时间后测得银电量计中析出0.7512g 银，并测得阳极区溶液中CuSO 4质量增加0.3948g 。试求CuSO 4溶液中离子的迁移数t(Cu 2+)和t(SO 42－ )。 （已知摩尔质量M (Ag) = 107.868 g·mol -1，M (CuSO 4) =159.604 g·mol -1。） 解：电量计中析出银的物质的量即为通过总电量：n (电) =0.7512g/M(Ag)= 6.964×10－3 mol 阳极区对Cu 2+ 进行物料衡算：n (原) + n (电)－n (迁出) = n (后) n (迁出) = n (原) －n (后) + n (电) n (迁出) =-+0394812 07512.().()g C u S O g A g 4M M =-?+?-(...)0394821596046964103mol =2.017× 10－ 3 mol t (Cu 2+ ) = ()() n n 迁出电=??--201710 6 9641033 .. =0.2896 t (SO 42－ ) =1－t (Cu 2+) = 0.7164 3. 电导(G )：=1G /R ，电导率1l G A R =?=?cell s κK ，摩尔电导率：/m m V c κκΛ== 【例】已知25℃时 KCl 溶液的电导率为0.2768 S·m -1。一电导池中充以此溶 液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555g.dm -3的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为 （2）CaCl 2溶液的电导率 （3）CaCl 2溶液的摩尔电导 4. 离子独立运动定律∞ ∞ ∞ ++--=+m m m ,,ΛνΛνΛ 【例】已知25℃时0.05mol.dm -3CH 3COOH 溶液的电导率为3.8?10-2S.m -1。计算CH 3COOH 的解离度α及解离常数K θ。4 2 1 ()349.8210..,m H S m mol ∞ + --Λ=? 4213-(CH COO )40.910..m S m mol ∞--Λ=? 蔗糖水解速率常数的测定 1．蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答：主要和温度、反应物浓度和作为催化剂的H+浓度有关。 2．在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？ 答：选用长的旋光管好。旋光度和旋光管长度呈正比。对于旋光能力较弱或者较稀的溶液，为了提高准确度，降低读数的相对误差，应选用较长的旋光管。根据公式（a）=a*1000/LC,在其他条件不变的情况下，L越长，a越大，则a的相对测量误差越小。 3．如何根据蔗糖、葡萄糖、果糖的比旋光度数据计算？ 答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t＝20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94° 4．试估计本实验的误差，怎样减少误差？ 答：本实验的误差主要是蔗糖反应在整个实验过程中不恒温。在混合蔗糖溶液和盐酸时，尤其在测定旋光度时，温度已不再是测量温度，可以改用带有恒温实施的旋光仪，保证实验在恒温下进行，在本实验条件下，测定时要力求动作迅速熟练。其他误差主要是用旋光仪测定时的读数误差，调节明暗度判断终点的误差，移取反应物时的体积误差，计时误差等等，这些都由主观因素决定，可通过认真预习实验，实验过程中严格进行操作来避免。 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 电导的测定及其应用 1、本实验为何要测水的电导率？ 答：因为普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导，故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水，称为电导水。水的电导率相对弱电解质的电导率来说是不能够忽略的。所以要测水的电导率。 2、实验中为何通常用镀铂黑电极?铂黑电极使用时应注意什么？为什么？ 物理化学判断过程总结 您需要登录后才可以回帖登录 | 注册发布 在这一学期的学习中，我们主要学习到了物理化学中的电化学，量子力学，统计热力学，界面现象与化学动力学的一些基础知识，这其中我个人还有许多地方存在问题，包括一些基础概念，公式，还有解题思路，都有些欠缺。这更能说明这是一门需要我们用心才能学好的课程，在这里请允许我自我检讨一下： 在这一学期的学习生活中，我并没有尽到一个好学生应尽的义务去认真负责的完成本学期的学习任务，导致在临近期末的时候脑海中实在搜刮不出一些讲得出口，拿得出手，上得了台面的知识与技巧，又实际上没有没什么可说的，没什么能说的出口的，可以说是虚度好一段大好时光。学习本如逆水行舟，不进则退。但学期末的总结也只能说是反省一下自我过失，谈不上后悔，和如果当初了......为了期末考试对于我来说我还是要好好复习。以弥补我在这个学期中对物理化学学习的不用功。 但是，这学期的课程中有很多我感兴趣的部分知识点，仍然学了些可以总结的东西，比如电化学。 电化学学习伊始，老师就提点了我们几点基本的学习要求：①理解原电池与电解池的异同点；理解电导‘电导率’摩尔电导率的定义及其应用。②掌握电解质的活度‘离子平均活度和离子平均活动系数的定义及计算。③掌握离子迁移数，离子电迁移率的定义了解迁移数的测定方法。掌握离子独立运动定律和德拜休克尔极限定律。④掌 握电池反应和电极反应的能斯特方程，会利用能斯特方程计算电池电动势和电极电动势。⑤了解浓差电池的原理，了解液接电势的计算。 ⑥了解分解电压和极化的概念以及极化的结果。 学习中我了解到电化学是研究化学能和电能相之间相互转化规律的科学。其中电解质的导电任务是由正，负离子共同承担，向阴，阳两极迁移的正负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量，等类似的基本概念。还学会了希托夫法测量离子迁移数的测定方法，电导定义，德拜休克极限公式和有关电池热力学方面的计算与测定。当然不能不提的还有电池的原设计，其中有氧化还原反应的，中和反应的，沉淀反应的以及浓差电池——扩散过程。 窥一斑而见全豹，从本学期的电电化学的学习中，我更加深了了解物理化学这门课的含义：即物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。也更加明白了问什么说“物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度”。 最后我想说的是物理化学是一门值得我们学生努力学习的一门课，它相对而言更难，更精，是我们化学专业领域的一块好工具，傻傻的我一开始并不清楚，只有失去才懂得追悔莫及。 经过对物理化学的学习，感觉很系统，很科学，我对这门课程有了进一步的了解与熟悉。物理化学的研究内容是：热力学、动力学、和电化学等，它是化学中的数学、哲学，学好它必须用心、用脑， 第七章 表面现象习题 1. 在293K 时，把半径为10-3 m 的水滴分散成半径为10-6 m 小水滴，问比表面增加了多少 倍？表面吉布斯能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N/m. 解： 2 3 6 3 ,2,1 3 ,1 3 33639 1 29 6 2 3 2 3 2 213 4 4 43(1)433 310 10 10 310 44(2)[(10)]/[(10)]1033 104(10)4(10)4100.072884109.15810(3)9.15810 s s s s A r a V r r a a a V n V A A A m G A J W G J πππππππσπ-----------= = --=== ==?-=?-≈??=?=??=?=-?=-?球球 ＝分散后液滴数个＝ 2. 将10-6 m 3油分散到盛有水的烧杯内，形成半径为10-6 m 的粒子的乳状液。设油水间界面张力为62×10-3 N/m ，求分散过程所需的功为多少？所增加的表面自由能为多少？如果加入微量的表面活性剂之后，再进行分散，这是油水界面张力下降到42×10-3 N/m 。问此分散过程所需的功比原来过程减少多少？ 解： 6 2 122 3 3 10(1)4343 6210 30.186(2)0.186(3)210 30.1260.1860.1260.06V A A m V W A J G W J W A J J ππσσσσ---= ??≈=???=-???-62单个乳状油滴-63 212’ ＝ （10）＝（10） ＝－＝－（A -A ）－A ＝＝-加入表面活性剂后，所需的功：＝－＝4＝比原来减少的功为：－＝ 3. 常压下，水的表面张力σ(N/m)与温度t (℃)的关系可表示为 σ＝ 7.564×10-2 － 1.4×10-4t 若在10℃时，保持水的总体积不变，试求可逆地扩大1cm 2 表面积时，体系的W 、Q 、ΔS 、 ΔG 和ΔH 。 解： 关于学习物理化学的心得体会5篇 物理课和化学课是当前高中教育阶段非常重要的两门基础课程,包含在理工科之中,但是两门课程在很大程度上具备文科的特点。下面是小编为大家整理的学习物理化学的心得体会，供你参考! 学习物理化学的心得体会篇1 经过对物理化学的学习，感觉很系统，很科学，我对这门课程有了进一步的了解与熟悉。物理化学的研究内容是：热力学、动力学、和电化学等，它是化学中的数学、哲学，学好它必须用心、用脑，无论是用眼睛看，用口读，或者用手抄写，都是作为辅助用脑的手段，关键还在于用脑子去想。 学习物理化学应该有自己的方法： 一、勤于思考，十分重视教科书，把其原理、公式、概念、应用一一认真思考，不粗枝大叶，且眼手并用，不放过细节，如数学运算。对抽象的概念如熵领悟其物理意义，不妨采用形象化的理解。适当地与同学老师交流、讨论，在交流中摒弃错误。 二、勤于应用，在学习阶段要有意识地应用原理去解释客观事物，去做好每一道习题，与做物化实验一样，应用对加深对原理的理解有神奇的功效，有许多难点是通过解题才真正明白的。做习题不在于多，而在于精。对于典型的题做完后一定要总结和讨论，力求多一点觉悟。 三、勤于对比与总结，这里有纵横二个方面，就纵向来说，一个概念原理总是经历提出、论证、应用、扩展等过程，并在课程中多次出现，进行总结定会给你豁然开朗的感觉。就横向来说，一定存在相关的原理，其间一定有内在的联系，如熵增原理、Gibbs自由能减少原理、平衡态稳定性等，通过对比对其相互关系、应用条件等定会有更深的理解，又如把许多相似的公式列出对比也能从相似与差别中感受其意义与功能。在课堂上做笔记，课下进行总结，并随时记下自己学习中的问题及感悟，书本上的、课堂上的物化都不属于自己，只有经历刻苦学习转化为自己的 觉悟才是终身有用的。 第二、三章是热力学部分的核心与精华，在学习和领会*内容中，有几个问题要作些说明以下几点： 1. 热力学方法在由实践归纳得出的普遍规律的基础上进行演绎推论的一种方法。热力学中的归纳，是从特殊到一般的过程，也是从现象到本质的过程。拿第二定律来说，人们用各种方法制造第二类永动机，但都失败了，因而归纳出一般结论，第二类永物理化学生活现象的解释
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