大学物理化学公式集
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电解质溶液法拉第定律:Q =nzF m =M zFQ dE r U dl ++= dE r U dl--= t +=-+I I =-++r r r +=-+U U U ++=∞∞+Λm ,m λ=()FU U FU ∞∞+∞+-+r +为离子移动速率,U +( U -)为正(负)离子的电迁移率(亦称淌度)。
近似:+∞+≈,m ,m λλ +∞+≈,m ,m U U m m Λ≈Λ∞ (浓度不太大的强电解质溶液)离子迁移数:t B =I I B=Q Q B ∑B t =∑+t +∑-t =1 电导:G =1/R =I/U =kA/l电导率:k =1/ρ 单位:S ·m -1 莫尔电导率:Λm =kV m =k/c 单位S ·m 2·mol -1 cell lR K Aρρ== cell 1K R kR ρ==科尔劳乌施经验式:Λm =()c 1m β-∞Λ 离子独立移动定律:∞Λm =()m,m,+U U F λλ∞∞∞∞+--+=+ m U F λ∞∞+,+= 奥斯特瓦儿德稀释定律:Φc K =()mm m 2m c c ΛΛΛΛ∞∞Φ-平均质量摩尔浓度:±m =()v1v v m m --++平均活度系数:±γ=()1v v --+γγ+ 平均活度:±a =()v1v v a a --++=m mγ±±Φ 电解质B 的活度:a B =va ±=vm m ⎪⎭⎫ ⎝⎛Φ±±γ+v v v B +a a a a ±--== m +=v +m B m -=v -m B ()1v v vB m v vm +±+--=离子强度:I =∑i2i i z m 21德拜-休克尔公式:lg ±γ=-A|z +z --|I可逆电池的电动势及其应用(Δr G )T,p =-W f,max (Δr G m )T,p =zEFNernst Equation :若电池反应为 cC +dD =gG +hHE =E φ-dDc C hHg G a a a a ln zF RT 标准电动势E φ与平衡常数K φ的关系:E φ=φlnK zFRT还原电极电势的计算公式:ϕ=氧化态还原态-a a lnzF RT φϕ 计算电池反应的有关热力学函数变化值:m r S ∆=p T E zF ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂m r H ∆=-zEF +p T E zFT ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ Q R =T m r S ∆=pT E zFT ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂zF ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛21m r 1122T 1T 1H T E T E -=- zF ⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛T2E2E 11T E d =dT T H 21T T 2mr ⎰∆ 电极书面表示所采用的规则:负极写在左方,进行氧化反应(是阳极),正极写在右方,进行还原反应(是阴极) 电动势测定的应用:(1) 求热力学函数变量Δr G m 、Δr G m Φ、m r H ∆、m r S ∆及电池的可逆热效应Q R 等。
热力学第一定律功:δW =δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V )T ](∂V/∂T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=11-γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1nR-δ(T 1—T 2) 热机效率:η=212T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=121T T T -焦汤系数: μJ -T =H p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-()pT C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU :ΔU =dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH =dT T H P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+dp p H T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆,+=γ热力学第二定律Clausius 不等式:0TQS BAB A ≥∆∑→δ—熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =kln Ω Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS 热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +Vdp dF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp (2)Maxwell 关系:T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=VT p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C p =T pT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T =-2T H ∆ 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron 方程式:dT dp=mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
物理化学期末重点复习资料热力学第一定律功:δW =δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V )T ](∂V/∂T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=11-γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1nR-δ(T 1—T 2) 热机效率:η=212T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=121T T T -焦汤系数: μJ -T =H p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-()pT C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU :ΔU =dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH =dT T H P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+dp p H T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆,+=γ热力学第二定律Clausius 不等式:0TQS BAB A ≥∆∑→δ—熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =kln Ω Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS 热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +Vdp dF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp (2)Maxwell 关系:T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=VT p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C p =T pT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T =-2T H ∆ 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron 方程式:dT dp=mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
热力学第一定律功:δW =δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V )T ](∂V/∂T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=11-γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1nR-δ(T 1—T 2) 热机效率:η=212T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=121T T T -焦汤系数: μJ -T =H p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-()pT C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU :ΔU =dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH =dT T H P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+dp p H T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆,+=γ热力学第二定律Clausius 不等式:0TQS BAB A ≥∆∑→δ—熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =kln Ω Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS 热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +Vdp dF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp (2)Maxwell 关系:T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=VT p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C p =T pT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T =-2T H ∆ 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron 方程式:dT dp=mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
物理化学主要公式及使用条件第一章 气体主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/( 或RT n V p pV ==)/(m式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。
m /V V n=称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。
R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
2. 气体混合物 (1) 组成摩尔分数 y B (或x B ) = ∑AAB /n n体积分数 /y Bm,B B *=V ϕ∑*AV y Am,A式中∑A An为混合气体总的物质的量。
Am,*V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。
∑*AAm,A Vy 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。
(2) 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中∑=BBm m 为混合气体的总质量,∑=BBn n 为混合气体总的物质的量。
上述各式适用于任意的气体混合物。
(3)V V p p n n y ///B B B B *=== 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。
*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p ,∑=BBp p上式适用于任意气体。
对于理想气体VRT n p /B B =4. 阿马加分体积定律VRT n V /B B =*此式只适用于理想气体。
5. 范德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRTnb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6· mol -2,b 的单位为m 3· mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。
大学物理化学公式总结大学物理化学是自然科学中的重要分支,主要研究物质的结构、性质和变化规律。
在物理化学的学习中,公式是不可或缺的工具,能够帮助我们更好地理解和计算各种物理和化学现象。
下面我将总结一些常见的物理化学公式。
一、热力学1. 熵变公式:ΔS = S_final - S_initial2. 焓变公式:ΔH = H_final - H_initial3. 内能变化公式:ΔU = Q + W4. 等温过程熵变:ΔS = nRln(V_final/V_initial)5. 等温过程内能变化:ΔU = 0二、量子力学1. 德布罗意波长:λ = h/(mv)2. 薛定谔方程:Ĥψ = Eψ3. 单电子波函数:ψ = ψ(r,t)4. 束缚能级:E = -13.6eV/n^25. 能态数:N = 2n^2三、热力学平衡1. 平衡常数表达式:K = ([C]^c[D]^d) / ([A]^a[B]^b)2. 平衡常数和自由能变化的关系:ΔG = -RTlnK3. 反应速率表达式:v = k[A]^a[B]^b4. 阿累尼乌斯方程:ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 - 1/T2)四、电化学1. 法拉第定律:i = nFv2. 电解质浓度与导电率的关系:κ = λC3. 电解质浓度与摩尔导电率的关系:κ = λC4. 电解质摩尔导电率与离子浓度的关系:λ = κ/C五、化学动力学1. 反应速率表达式:v = k[A]^a[B]^b2. 速率常数和反应物浓度的关系:k = Ae^(-Ea/RT)3. 反应活化能:Ea = RT(ln(k/T) - ln(A))4. 反应级数:n = d(log[A])/dt = d(log[B])/dt = ...六、光化学1. 光电效应能量关系:E = hf = h(c/λ)2. 跃迁能级差:ΔE = E_final - E_initial3. 确定量子数:nλ = 2πr4. 单色光弹性散射能量变化:ΔE = 2(E_final - E_initial)以上只是其中一部分常见的物理化学公式,这些公式在研究和解决物理化学问题时起到了重要的作用,帮助我们理解和预测各种现象。
物理化学公式集热力学第一定律功:δW=δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW(机械功)=fdL ,δW(电功)=EdQ ,δW(表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T)p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T)v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2 常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V)T ](∂V/∂T)p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =(T 1—T 2) 热机效率:η= 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=焦汤系数: μJ -T ==- 实际气体的ΔH 和ΔU:ΔU=+ ΔH=+化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +RT 化学反应热效应与温度的关系:热力学第二定律Clausius 不等式:熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =klnΩ Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +VdpdF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp(2)Maxwell 关系:= =-(3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T C p =TGibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 =-单组分体系的两相平衡:(1)Clapeyron 方程式:= 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
第一章气体的pvT关系一、理想气体状态方程pV=(m/M)RT=nRT (1.1)或pVm=p(V/n)=RT (1.2)式中p、V、T及n的单位分别为P a 、m3、K及mol。
Vm=V/n称为气体的摩尔体积,其单位为m3·mol。
R=8.314510J·mol-1·K-1称为摩尔气体常数。
此式适用于理想,近似于地适用于低压下的真实气体。
二、理想气体混合物1.理想气体混合物的状态方程(1.3)pV=nRT=(∑BBn)RTpV=mRT/Mmix (1.4)式中Mmix为混合物的摩尔质量,其可表示为Mmix def ∑BBy M B(1.5)Mmix=m/n=∑BBm/∑BBn(1.6)式中MB为混合物中某一种组分B 的摩尔质量。
以上两式既适用于各种混合气体,也适用于液态或固态等均匀相混合系统平均摩尔质量的计算。
2.道尔顿定律p B =nBRT/V=yBp(1.7)P=∑BB p(1.8)理想气体混合物中某一种组分B 的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力。
而混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似适用于低压混合系统。
3.阿马加定律VB*=nBRT/p=yBV (1.9)V=∑VB* (1.10)VB*表示理想气体混合物中物质B的分体积,等于纯气体B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。
理想气体混合物的体积具有加和性,在相同温度、压力下,混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似适用于低压混合系统。
三、临界参数每种液体都存在有一个特殊的温度,在该温度以上,无论加多大压力,都不可能使气体液化,我们把这个温度称为临界温度,以Tc或tc表示。
我们将临界温度Tc时的饱和蒸气压称为临界压力,以pc表示。
在临界温度和临界压力下,物质的摩尔体积称为临界摩尔体积,以Vm,c表示。
大学物理化学主要公式及使用条件第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或 RT n V p pV ==)/(m式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。
m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。
R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
2. 气体混合物 (1) 组成摩尔分数 y B (或x B ) = ∑AA B /n n体积分数 /y B m,B B *=V ϕ∑*AVy Am,A式中∑AA n 为混合气体总的物质的量。
A m,*V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。
∑*AA m,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。
(2) 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中 ∑=BB m m 为混合气体的总质量,∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。
上述各式适用于任意的气体混合物。
(3) V V p p n n y ///B B B B *===式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。
*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p ,∑=BB p p上式适用于任意气体。
对于理想气体V RT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。
5. 范德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRT nb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。
大学物理化学公式大全吉不斯吸附公式:为表面超额若,>0,正吸附;,<0,负吸附。
表面活性物质的横截面积:A m=粘附功: W a值愈大,液体愈容易润湿固体,液固界面愈牢。
内聚功:浸湿功:铺展系数:,液体可在固体表面自动铺展。
接触角:Langmuir等温式:θ:表面被覆盖的百分数。
离解为两个分子:混合吸附:即:BET公式:弗伦德利希等温式:乔姆金吸附等温式:吸附剂的总表面积:S=A m Ln n=V m/22400cm3mol-1气固相表面催化反应速率:单分子反应:(产物吸附很弱)(产物也能吸附)双分子反应:(AB都吸附)(AB均吸附,但吸附的B不与吸附的A反应)(B不吸附)胶体分散体系和大分子溶液布朗运动公式:(D为扩散系数)球形粒子的扩散系数:渗透压:渗透力:F=扩散力=-F沉降平衡时粒子随高度分布公式:瑞利公式:电势表面电势Stern电势电解质浓度增加电势减小。
电泳速度:k=6时为电泳,k=4时为电渗。
大分子稀溶液渗透压公式热力学第一定律功:δW=δW e+δW f(1)膨胀功δW e=p外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f=xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW(机械功)=fdL,δW(电功)=EdQ,δW(表面功)=rdA。
热Q:体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律:△U=Q—W 焓H=U+pV理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容C=δQ/dT(1)等压热容:C p=δQ p/dT=(∂H/∂T)p(2)等容热容:C v=δQ v/dT=(∂U/∂T)v常温下单原子分子:C v,m=C v,m t=3R/2常温下双原子分子:C v,m=C v,m t+C v,m r=5R/2等压热容与等容热容之差:(1)任意体系C p—C v=[p+(∂U/∂V)T](∂V/∂T)p (2)理想气体C p—C v=nR理想气体绝热可逆过程方程:pVγ=常数TVγ-1=常数p1-γTγ=常数γ=C p/ C v理想气体绝热功:W=C v(T1—T2)=(p1V1—p2V2)理想气体多方可逆过程:W=(T1—T2)热机效率:η=冷冻系数:β=-Q1/W可逆制冷机冷冻系数:β=焦汤系数:μJ-T==-实际气体的ΔH和ΔU:ΔU=+ΔH=+化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p=Q V+ΔnRT当反应进度ξ=1mol时,Δr H m=Δr U m+RT化学反应热效应与温度的关系:热力学第二定律Clausius不等式:熵函数的定义:dS=δQ R/T Boltzman熵定理:S=klnΩHelmbolz自由能定义:F=U—TS Gibbs自由能定义:G =H-TS热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU=TdS-pdV dH=TdS+VdpdF=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp(2)Maxwell关系:==-(3)热容与T、S、p、V的关系:C V=T C p=TGibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式=-单组分体系的两相平衡:(1)Clapeyron方程式:=式中x代表vap,fus,sub。
1. 热力学第一定律的数学表示式W Q U +=∆或'ambδδδd δdU Q W Q p V W =+=-+系统得功为正,对环境作功为负。
上式适用于封闭体系的一切过程。
2. 焓的定义式 3. 焓变(1))(pV U H ∆+∆=∆式中)(pV ∆为pV 乘积的增量,只有恒压下)()(12V V p pV -=∆在数值上等于体积功。
(2)2,m 1d p H nC T ∆=⎰此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程,或真实气体的恒压变温过程,或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。
4. 热力学能(又称内能)变此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程。
5. 恒容热和恒压热V Q U =∆(d 0,'0)V W ==p Q H =∆(d 0,'0)p W ==6. 热容的定义式 (1)定压热容和定容热容δ/d (/)p p p C Q T H T ==∂∂δ/d (/)V V V C Q T U T ==∂∂(2)摩尔定压热容和摩尔定容热容,m m /(/)p p p C C n H T ==∂∂,m m /(/)V V V C C n U T ==∂∂上式分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压和恒容过程。
(3)质量定压热容(比定压热容)式中m 和M 分别为物质的质量和摩尔质量。
(4),m ,m p V C C R -=此式只适用于理想气体。
,m//p p p c C m CM==pVU H +=2,m 1d V U nC T∆=⎰7. 摩尔蒸发焓与温度的关系21vap m 2vap m 1vap ,m ()()d T p TH T H T C T ∆=∆+∆⎰式中vap ,m p C ∆ = ,m p C (g) —,m p C (l),上式适用于恒压蒸发过程。
8. 体积功(1)定义式 V p W d amb -=∂ 或 V p W d amb ∑-= (2))()(1221T T nR V V p W --=--=适用于理想气体恒压过程。
热力学第一定律功:δW =δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V )T ](∂V/∂T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=11-γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1nR-δ(T 1—T 2) 热机效率:η=212T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=121T T T -焦汤系数: μJ -T =H p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-()pT C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU :ΔU =dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH =dT T H P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+dp p H T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆,+=γ热力学第二定律Clausius 不等式:0TQS BAB A ≥∆∑→δ—熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =kln Ω Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS 热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +Vdp dF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp (2)Maxwell 关系:T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=VT p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C p =T pT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T =-2T H ∆ 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron 方程式:dT dp=mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或 RT n V p pV ==)/(m式中p ,V ,T 及n 单位分别为Pa ,m 3,K 及mol 。
m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3· mol -1。
R =8.314510 J · mol -1· K -1,称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
2. 气体混合物 (1) 组成摩尔分数 y B (或x B ) = ∑AA B /n n体积分数 /y B m,B B*=V ϕ∑*AVy Am ,A式中∑AA n 为混合气体总的物质的量。
A m,*V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。
∑*AA m ,A V y 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。
(2) 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中 ∑=BB m m 为混合气体的总质量,∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。
上述各式适用于任意的气体混合物。
(3)V V p p n n y ///B B B B *=== 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。
*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p ,∑=BB p p上式适用于任意气体。
对于理想气体V RT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。
5. 德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRTnb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为德华常数。
大学物理化学公式总结物理化学作为一门综合性的学科,涉及到丰富而复杂的理论和实验内容。
公式作为物理化学研究的重要工具,既能简化问题的处理过程,又能揭示事物背后的规律和原理。
在这篇文章中,我们将总结一些大学物理化学中常见的公式,并探索它们背后的意义和应用。
1. 经典力学公式经典力学是物理学的基础,它研究物体在力的作用下的运动规律。
在这个领域中,公式起到了关键的作用,其中最基本的公式就是牛顿第二定律:F = ma该公式表示物体的加速度(a)与作用在物体上的力(F)的关系。
通过这个公式,我们可以推导出许多与运动相关的公式,如位移-时间关系、速度-时间关系等。
2. 热力学公式热力学研究物质的热现象和能量转化规律,是理解自然界中热现象的重要工具。
其中最基本的公式是热力学第一定律,也被称为能量守恒定律:ΔU = q + W该公式表示系统的内能(U)的变化等于系统所吸收的热量(q)与对外做功(W)的和。
这个公式揭示了能量在系统中的转化关系,并为热力学研究提供了基础。
3. 电磁学公式电磁学是物理学中的重要分支,研究电、磁场的相互作用及其规律。
其中,麦克斯韦方程组是电磁学研究的核心公式,它由四个方程组成:∇·E = ρ/ε₀∇·B = 0∇×E = -∂B/∂t∇×B = μ₀J + μ₀ε₀∂E/∂t这四个方程描述了电场(E)和磁场(B)的产生和相互作用,是现代电磁学研究的基础。
它们揭示了电磁波传播的规律,为电磁学中很多应用提供了理论依据。
4. 量子力学公式量子力学作为最前沿的物理学分支,研究微观世界的行为。
其中最著名的公式是薛定谔方程:Ĥψ =Eψ这个方程描述了量子系统的波函数(ψ)和能量(E)之间的关系。
它是揭示原子、分子结构和行为的关键公式,让我们能够理解原子和分子的性质,同时也为应用于量子计算和量子通信等领域提供了基础。
总结:在这篇文章中,我们总结了大学物理化学中的一些重要公式,并探讨了它们背后的意义和应用。
大学物理化学公式集 热力学第一定律功:δW =δW e +δW f(1)膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW (机械功)=fdL ,δW (电功)=EdQ ,δW (表面功)=rdA 。
热 Q :体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C =δQ/dT(1)等压热容:C p =δQ p /dT = (∂H/∂T )p (2)等容热容:C v =δQ v /dT = (∂U/∂T )v 常温下单原子分子:C v ,m =C v ,m t =3R/2常温下双原子分子:C v ,m =C v ,m t +C v ,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:(1)任意体系 C p —C v =[p +(∂U/∂V )T ](∂V/∂T )p (2)理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v (T 1—T 2)=11-γ(p 1V 1—p 2V 2) 理想气体多方可逆过程:W =1nR-δ(T 1—T 2) 热机效率:η=212T T T - 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β=121T T T -焦汤系数: μJ -T =Hp T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=-()p T C p H ∂∂ 实际气体的ΔH 和ΔU :ΔU =dT T U V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+dV V U T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ΔH =dT T H P ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+dp p H T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +∑BB γRT化学反应热效应与温度的关系:()()()dT B C T H T H 21T T m p B1m r 2m r ⎰∑∆∆,+=γ热力学第二定律Clausius 不等式:0TQS BA B A ≥∆∑→δ—熵函数的定义:dS =δQ R /T Boltzman 熵定理:S =kln Ω Helmbolz 自由能定义:F =U —TS Gibbs 自由能定义:G =H -TS 热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU =TdS -pdV dH =TdS +Vdp dF =-SdT -pdV dG =-SdT +Vdp (2)Maxwell 关系:T V S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=VT p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ Tp S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=-p T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (3)热容与T 、S 、p 、V 的关系:C V =T VT S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ C p =T p T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Gibbs 自由能与温度的关系:Gibbs -Helmholtz 公式 ()pT /G ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂T =-2T H ∆ 单组分体系的两相平衡: (1)Clapeyron 方程式:dT dp=mX m X V T H ∆∆ 式中x 代表vap ,fus ,sub 。
(2)Clausius -Clapeyron 方程式(两相平衡中一相为气相):dT dlnp=2m vap RT H ∆(3)外压对蒸汽压的影响:()()**g e m gg p p RTl V p p ln-= p g 是在惰性气体存在总压为p e 时的饱和蒸汽压。
吉不斯-杜亥姆公式:SdT -Vdp +∑BB B d n μ=0dU =TdS -pdV +∑BB B d n μ dH =TdS +Vdp +∑BB B d n μdF =-SdT -pdV +∑BB B d n μ dG =-SdT +Vdp +∑BB B d n μ在等温过程中,一个封闭体系所能做的最大功等于其Helmbolz 自由能的减少。
等温等压下,一个封闭体系所能做的最大非膨胀功等于其Gibbs 自由能的减少。
统计热力学波兹曼公式:S =kln Ω一种分布的微观状态数:定位体系:t i =N !∏i i N i N g i ! 非定位体系:t i =∏i i N i N g i!波兹曼分布:N N i =∑∈∈ikTi kTi i i eg e g -- 在A 、B 两个能级上粒子数之比:B A N N =kT/B kT/A B A e g e g ∈∈-- 波色-爱因斯坦统计:N i =1eg ii ---∈βα 费米-狄拉克统计:N i =1eg ii +--∈βα分子配分函数定义:q =∑∈i/i i e g kT - -∈i 为能级能量q =∑∈i/i e kT - -∈i 为量子态能量分子配分函数的分离:q =q n q e q t q r q v能级能量公式:平动:εt =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛22Z 22Y 22X 2c n b n a n m 8h ++ 转动:εr =()I 8h 1J J 22π+ 振动:εv =γh 21v ⎪⎭⎫ ⎝⎛+溶液-多组分体系体系热力学在溶液中的应用溶液组成的表示法:(1)物质的量分数:B B n x n =(2)质量摩尔浓度:B B Anm W =(3)物质的量浓度:BB n c V=(4)质量浓度B ω 拉乌尔定律 A A Ap p x *= 亨利定律:x m B c B p k x k m k c === 化学势的各种表示式和某些符号的物理意义: 气体:(1)纯理想气体的化学势()()T,p T RTln p p μμΦΦ=+ 标准态:任意温度,p=p φ=101325Pa 。
μφ(T )为标准态时的化学势(2)纯实际气体的化学势()()T,p T RTlnf p μμΦΦ=+ 标准态:任意温度,f=p φ且复合理想气体行为的假想态(即p =p φ,γ=1),μφ(T )为标准态时的化学势。
(3)混合理想气体中组分B 的化学势()()B B B T,p T,RTln x μμ*=p + 因为()()B B T,p T RTln p p μμ*ΦΦ=+ 所以()B T,p μ*不是标准态时的化学势,是纯B气体在指定T 、p 时的化学势。
溶液: (1) 理想溶液组分的化学势()()B B B T,p T,RTln x μμ*=p + ()()p B B B ,m p T ,p TV dp μμΦ*Φ⎰=+ 所以()B T,p μ*不是标准态时的化学势而是温度为T 、溶液上方总压为p 时,纯液体B 的化学势。
(2) 稀溶液中各组分的化学势溶剂:()()A A A T,p T,RTln x μμ*=p + ()A T,μ*p 不是标准态时的化学势而是温度为T 、溶液上方总压为p 时,纯溶剂A 的化学势。
溶质:()()B B B T,p T,RTln x μμ*=p + ()()()B B x T ,p TR T l n k p μμ*ΦΦ=+()()B B B T,p T,RTlnm m μμΦ=p + ()()()B B m T ,p TR T l n k m p μμΦΦΦ⋅=+ ()()B B B T ,p T,R T l n c c μμ∆Φ=p + ()()()B B c T ,p TR T l n k c pμμ∆ΦΦΦ⋅=+ ()B T,μ*p ,()B T,μp ,()B T,μ∆p 均不是标准态时的化学势,均是T ,p 的函数,它们分别为:当x B =1,m B =1molkg -1,c B =1moldm -3时且服从亨利定律的那个假想态的化学势。
(4)非理想溶液中各组分的化学势溶剂:()()A A A,x T,p T,RTlna μμ*=p + ()A T,μ*p 不是标准态的化学势,而是a A,x=1即x A =1,γA =1的纯组分A 的化学势。
溶质:()()B B B,x T,p T,RTlna μμ*=p + B ,x B ,xa x γ=()()B B B,m T,p T,RTlna μμ=p + B ,m mB a m m γΦ= ()()B B B ,C T ,p T,R T l n a μμ∆=p + B ,c cBa c cγΦ= ()B T,μ*p ,()B T,μp ,()B T,μ∆p 均不是标准态时的化学势,均是T ,p 的函数,它们分别为:当a B,x =1,a B,m =1,a B,c =1时且服从亨利定律的那个假想态的化学势。
(4)活度a 的求算公式:✓ 蒸汽压法:溶剂a A =γA x A =p A /p A * 溶质:a B =γB x B =p A /k c✓ 凝固点下降法:溶剂()fus m A f fH A 11ln a R T T *∆⎛⎫⎪⎝⎭=- ✓ Gibbs -Duhem 公式从溶质(剂)的活度求溶剂(质)的活度。
B A B A x d ln a d ln a x =-B A B Axd ln d ln x γγ=- (5)理想溶液与非理想溶液性质:理想溶液:mix V 0∆= mix H 0∆= mix B B BS R n lnx ∆∑=-m i x B BBG R T n l n x ∆∑= 非理想溶液:mix V 0∆≠ m i x H 0∆≠ remix B B B B BBG n RTlnx n RTln γ∆∑∑=+ 超额函数:E re id mix mix Z Z Z ∆∆=- 溶液热力学中的重要公式: (1) Gibbs -Duhem 公式(2) Duhem -Margule 公式:BBx dln p 0∑= 对二组分体系:A B A B T Tln p ln p ln x ln x ⎛⎫⎛⎫∂∂ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭= 稀溶液依数性:(1)凝固点降低:f f B T K m ∆= ()()2f f A fus m R T K M H A *∆=(2)沸点升高: b b B T K m ∆= ()()2bb A vap m R TK M H A *∆=(3)渗透压: B V n R T ∏=化平衡学化学反应亲和势:A =-r m B B BG γμ∆∑=-化学反应等温式:r m r m a G G RTlnQ Φ∆∆=+平衡常数的表达式:()B B g hG Hfpd e D Ep p K K p p p γΦΦΦ∑-== ()B B p p K K p γΦΦ∑-=()BBf p K K K p γγΦΦ∑-=BBBBx pp p K K K pp γγΦΦ∑∑⎛⎫ ⎪⎝⎭--== ()BBBBc pp RT K K K RT p γγΦΦ∑⎛⎫∑ ⎪⎝⎭--== 温度,压力及惰性气体对化学平衡的影响:r m 2d ln K H dT RT ΦΦ∆= C r m2d ln K U dT RT ΦΦ∆= B B p C c RT K K p γΦΦΦΦ∑⎛⎫ ⎪⎝⎭= 电解质溶液法拉第定律:Q =nzF m =M zFQdE r U dl ++= dE r U dl--= t +=-+I I =-++r r r +=-+U U U ++=∞∞+Λm,m λ=()F U U FU ∞∞+∞+-+r +为离子移动速率,U +( U -)为正(负)离子的电迁移率(亦称淌度)。