物化复习提纲(上)
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物理化学总复习纲要一、热力学基础热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的核心内容。
热力学第一定律,也就是能量守恒定律,强调在任何过程中,能量的总量保持不变。
在复习时,要熟练掌握内能、功和热的概念及计算方法,理解热力学第一定律的数学表达式ΔU = Q + W,并能运用它解决各种热力学过程的能量变化问题。
热力学第二定律指出了热过程的方向性和不可逆性。
要重点理解熵的概念及其物理意义,掌握熵增原理,能够计算简单过程的熵变。
同时,了解热力学第三定律,知道绝对零度时熵值为零。
对于热力学基本方程,如 dU = TdS PdV 等,要熟悉它们的推导过程和应用条件,能够通过这些方程计算热力学函数的变化。
二、化学热力学在化学热力学部分,重点是掌握化学反应的热力学函数变化的计算,如反应焓变、反应熵变和反应自由能变。
通过标准生成焓、标准熵和标准生成自由能等数据,可以计算出任意化学反应在给定条件下的热力学函数变化。
要理解这些标准热力学数据的含义和使用方法,以及温度对反应热力学函数的影响。
对于吉布斯自由能,要掌握其作为化学反应自发性判据的应用。
能够根据反应的自由能变判断反应的方向和限度,以及通过改变条件来调控反应的进行。
三、化学平衡化学平衡是热力学在化学反应中的重要应用。
要掌握化学平衡的特征和平衡常数的表达式。
对于气相反应、液相反应和多相反应,平衡常数的形式有所不同,要能够正确书写和计算。
理解平衡常数与热力学函数的关系,如ΔG° = RTlnK。
掌握各种因素,如浓度、压力、温度对化学平衡的影响,能够运用勒夏特列原理分析平衡移动的方向。
在复习化学平衡时,还要学会通过平衡常数计算反应物的转化率和平衡组成。
四、相平衡相平衡是研究多相体系中相的存在和变化规律的重要内容。
要熟悉相律的表达式 F = C P + 2 及其应用,能够根据给定的体系确定自由度、组分数和相数。
掌握单组分体系的相图,理解水的相图中各点、线和面的含义。
复习提纲热力学第一定律•了解系统、环境的概念•状态函数的特征•热、功概念的理解。
(非状态函数)•热力学能,热力学第一定律•恒容热、恒压热,及其与热力学能、焓的关系及适用条件•可逆过程特点•化学计量数,反应进度,标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓的定义,及其相互之间关系。
热力学第二定律•热机效率•熵的定义,熵增原理及其适用条件•热力学基本方程,8个偏微分方程,麦克斯韦关系式•吉布斯-亥姆霍兹公式,克拉佩龙方程,克-克方程多组分系统热力学•偏摩尔量定义式•化学势的定义式•化学势判据,化学势与温度、压力的关系•拉乌尔定律,亨利定律的适用范围•理想液态混合物的定义与特征•理想液态混合物的混合性质•稀溶液的依数性化学平衡•化学反应等温方程•标准平衡常数定义及计算•温度对平衡常数的影响——范特霍夫方程相平衡•组分数,相数,自由度数的概念和计算•相律•相图识别•步冷曲线的绘制•杠杆规则的应用二组分系统相图识图规则1.图中“︱”表示稳定化合物2.图中“┬”表示不稳定化合物3.图中“—”表示三相线4.“头平足平”的图形一定是两相区(上——温度相同,下——温度相同)5.无规则的图形是单相区电化学•电极反应,电池反应•阴极,阳极,正极,负极的规定•法拉第定律•电池图式•原电池热力学(电池电动势与热力学函数的关系)•能斯特方程•电极电势及其计算表面现象•表面张力定义、大小和方向•弯曲液面附加压力,Laplace方程•微小液滴蒸气压——开尔文公式•固体表面Langmuir单分子层吸附理论•液固界面,接触角,杨氏方程,润湿现化学动力学•化学反应速率定义•基元反应速率方程——质量作用定律•反应分子数和反应级数•速率方程积分式,零级、一级、二级反应速率方程特点•温度对反应速率的影响,活化能,阿伦尼乌斯方程•速率方程近似处理法•作业题和补充题要看看•基本概念要记清楚,选择填空题多是考理解概念的题目。
•计算题一定要把算式列出、数据代入、写出答案,量纲不要丢掉。
物理化学上册复习题选第一章热力学第一定律判断题1、理想气体经历绝热自由膨胀后,其内能变化为零。
2、当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。
当系统的状态发生改变时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。
3、一定量的理想气体,当热力学能U与温度确定后,则所有的状态函数也完全确定了。
4、卡诺循环是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了,而且环境也复原了。
5、理想气体非等压过程温度从T1升至T2,其焓变为ΔH=∫T1T2 C p dT6、节流膨胀过程,不论是理想气体还是实际气体,也不论结果温度下降还是上升,都是等焓过程。
7、稳定态单质的Δf H m O (500K) = 0 。
8、热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) Δr H m=-92.36kJ.mol-1其中的mol-1意指每生成1mol NH3(g)的热效应。
9、因理想气体的热力学能与体积,压力无关,所以(ðU/ðV)P=0,(ðU/ðP)V=010、1mol水在101.325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH=∫T1T2 C p,m dT。
参考答案1、对2、错。
前一句是对的。
错在后一句:状态函数只要有一个改变了,状态就改变了。
相应的,状态变了就不一定所有的状态函数都变。
3、错。
理想气体的内能只是温度的函数,故温度和内能确定,实际上只确定了一个状态变量。
4、错。
卡诺循环一周,体系复原了,但从高温热源吸热向低温热源放热,并对环境作功。
故环境并未复原。
而所谓可逆过程体系,环境同时复原是指可逆过程发生后,过程逆向按原手续进行,当体系复原时,环境也同时复原。
5、对。
理想气体的内能和焓只是温度的函数。
6、对。
7、对。
标准态只规定压力为P0,而没规定温度。
即任一温度下都有相应的标准态,其标准生成焓都为零。
8、错。
该mol-1系反应进度1mol,对该反应即生成2molNH3。
9、错。
本科物理化学复习提纲(I)第一章气体一.一.重要概念理想气体,分压,分体积,临界参数,压缩因子,对比状态二.二.重要关系式(1) 理想气体:pV=nRT , n = m/M(2) 分压或分体积:p B=c B RT=p y B(3) 压缩因子:Z = pV/RT第二章热力学第一定律与热化学一、重要概念系统与环境,隔离系统,封闭系统,(敞开系统),广延量(加和性:V,U,H,S,A,G),强度量(摩尔量,T,p),功,热,内能,焓,热容,状态与状态函数,平衡态,过程函数(Q,W),可逆过程,节流过程,真空膨胀过程,标准态,标准反应焓,标准生成焓,标准燃烧焓二、重要公式与定义式1. 体积功:δW= -p外dV2. 热力学第一定律:∆U = Q+W,d U =δQ +δW3.焓的定义:H=U + pV4.热容:定容摩尔热容C V,m = δQ V /dT = (∂U m/∂T )V定压摩尔热容C p,m = δQ p /dT = (∂H m/∂T )P理性气体:C p,m- C V,m=R;凝聚态:C p,m- C V,m≈0理想单原子气体C V,m =3R/2,C p,m= C V,m+R=5R/25. 标准摩尔反应焓:由标准生成焓∆f H Bθ (T)或标准燃烧焓∆c H Bθ (T)计算∆r H mθ = ∑v B∆f H Bθ (T) = -∑v B∆c H Bθ (T)6. 基希霍夫公式(适用于相变和化学反应过程)∆r H mθ(T2)= ∆r H mθ(T1)+⎰21TT∆r C p,m d T7. 恒压摩尔反应热与恒容摩尔反应热的关系式Q p-Q V = ∆r H m(T) -∆r U m(T) =∑v B(g)RT8. 理想气体的可逆绝热过程方程:p1V1♑= p2V2♑ ,p1V1/T1 = p2V2/T2,♑=C p,m/C V,m三、各种过程Q、W、∆U、∆H的计算1.解题时可能要用到的内容(1) 对于气体,题目没有特别声明,一般可认为是理想气体,如N2,O2,H2等。
物理化学复习提纲(I)(华南理工大学物理化学教研室)第1章热力学第一定律与热化学第2章热力学第二定律第5章多组分系统热力学第3章化学平衡第六章相平衡第七-十二章第1章热力学第一定律与热化学一、重要概念系统与环境,隔离系统,封闭系统,(敞开系统),广延量(加和性:V,U,H,S,A,G),强度量(摩尔量,T,p),功,热,内能,焓,热容,状态与状态函数,平衡态,过程函数(Q,W),可逆过程,节流过程,真空膨胀过程,标准态,标准反应焓,标准生成焓,标准燃烧焓二、重要公式与定义式1. 体积功:δW= -p外dV2. 热力学第一定律:∆U = Q+W,d U =δQ +δW3.焓的定义:H=U + pV4.热容:定容摩尔热容C V,m = δQ V /dT = (∂U m/∂T )V定压摩尔热容C p,m = δQ p /dT = (∂H m/∂T )P理性气体:C p,m- C V,m=R;凝聚态:C p,m- C V,m≈0理想单原子气体C V,m =3R/2,C p,m= C V,m+R=5R/25. 标准摩尔反应焓:由标准生成焓∆f H Bθ (T)或标准燃烧焓∆c H Bθ (T)计算∆r H mθ = ∑v B∆f H Bθ (T) = -∑v B∆c H Bθ (T)6. 基希霍夫公式(适用于相变和化学反应过程)∆r H mθ(T2)= ∆r H mθ(T1)+⎰21TT∆r C p,m d T7. 恒压摩尔反应热与恒容摩尔反应热的关系式Q p-Q V = ∆r H m(T) -∆r U m(T) =∑v B(g)RT8. 理想气体的可逆绝热过程方程:p1V1♑= p2V2♑ ,p1V1/T1 = p2V2/T2,♑=C p,m/C V,m三、各种过程Q、W、∆U、∆H的计算1.解题时可能要用到的内容(1) 对于气体,题目没有特别声明,一般可认为是理想气体,如N2,O2,H2等。
恒温过程d T=0,∆U=∆H=0,Q=W非恒温过程,∆U = n C V,m ∆T,∆H = n C p,m ∆T单原子气体C V,m =3R/2,C p,m = C V,m+R = 5R/2(2) 对于凝聚相,状态函数通常近似认为只与温度有关,而与压力或体积无关,即∆U≈∆H= n C p,m ∆T2.恒压过程:p外=p=常数,无其他功W'=0(1) W= -p外(V2-V1),∆H = Q p =⎰21TT n C p,m d T,∆U =∆H-∆(pV),Q=∆U-W(2) 真空膨胀过程p外=0,W=0,Q=∆U理想气体(Joule实验)结果:d T=0,W=0,Q=∆U=0,∆H=0(3) 恒外压过程:例1:1mol 理想气体于27℃、101325Pa状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡,再由该状态恒容升温到97 ℃,则压力升到1013.25kPa。
物理化学复习题纲一.期中考部分概念回顾1.实际气体在温度不太低,压力不太高的条件下可近似看作理想气体2.状态是性质的总和。
3.热力学只研究平衡态。
4.正常相变点下体系的功函的变量不一定为0,因为可能会有体积的变化(dA=-SdT-PdV)。
5.平动能和转动能对体系内能的贡献都是1/2K,因为振动能一般不会被激发。
6.简单体系:单组分,单相,封闭,(要确定其状态,只需确定两个强度性质T,P)7.可借助气体的绝热膨胀获得低温,因为体系对外所做的功等于体系内能的降低,降低的内能不可能从外部得到补偿,所以温度必下降。
8.绝热膨胀的压力下降程度大于等温膨胀的压力下降程度,因为绝热膨胀压力的下降不仅来自于因膨胀而导致的下降,还来自于温度下降导致的下降(P↓V=nR T↓).9.自发过程要使体系复原,环境应失去功而得到热。
10.自发与否有体系始终态的本质决定,可逆与否是过程的方式11.等温,等体过程,△A可能增大,但增大值一定小于环境的W 非12.内能包括分子的平动能,转动能,振动能,分子间相互作用能,分子内部电子和原子核的能量。
13.内能的物理意义:封闭体系,不做非体积功,体系在等容过程中所吸的热等于体系内能的增加14.孤立体系,焓可能不守恒因为如果体系有化学变化,T,P会改变,从而导致焓改变15.卡诺热机效率=W/Q,其中Q指的是热机从高温热源吸收的能量。
16.不可逆过程的热温熵不是熵变17.△S体=Q r/T=nRLn(V2/V1)=nRLn(P1/P2)适用于理想气体的任意过程。
习题课习题:第三章1.298K和标准压力下,苯和甲苯混合组成X苯=0.8的理想溶液,将1mol苯从X苯=0.8的状态用甲苯稀释到X苯=0.6的状态,求此过程所需的最小功。
解:始态终态1mol苯+1/4mol甲苯→1mol苯+2/3甲苯稀释剂:纯甲苯X=2/3-1/4=5/12moldG=-SdT+VdP+∑Uidni 等温等压时,dG=∑Uidni 即(△G)T,P=∑Uidni(终)-∑Uidni(始)∑Uidni(始)=n苯U苯+N甲苯u甲苯+XU甲苯⊙=1*(U⊙苯+RTLnX苯)+1/4(u甲苯+RTLn X甲苯)+5/12 U甲苯⊙= U⊙苯+8/12 U甲苯⊙+RTLn0.8+1/4RTLn0.2∑Uidni(终) )=n苯U苯+N甲苯u甲苯+XU甲苯⊙=1*(U⊙苯+RTLnX苯)+ 2/3 (u甲苯+RTLn X甲苯)-Wr’=RTLn(0.6/0.8)+2/3RTLn0.4-1/4RTLn0.2=-1230J2.液体A,B形成理想溶液,现有一含A物质的量分数为0.4的蒸气相,放在一个带活塞的汽缸中,恒温下将蒸汽慢慢压缩,已知P*A和P*B 分别为0.4P⊙和1.2 P⊙,求(1)当液体开始凝聚出来时的蒸汽总压力(2)同温度下,气相全部液化后A物质在液相中的物质的量分数为0.4时,溶液又开始汽化时的气相组成解:(1)刚凝聚时,气液平衡气相总压力P=P A+P B=P*A X A+P*B X B=0.4 P⊙X A +1.2 P⊙(1- X A)=1.2 P⊙-0.8P⊙X A根据道尔顿分压定律Pi=Pyi (气相)y A= P A/P= P*A X A=0.4=0.4 P⊙X A /(1.2 P⊙-0.8 P⊙X A)解得X A=0.667 P总=1.2×105-0.8×105×0.667=6.67×104Pa (2)液相组成X A =0.4 X B=1-X A= 0.6P=P A+P B=P*A X A+P*B X B=1.2 P⊙-0.8 P⊙X A=1.2×105-0.8×105×0.4=8.92×104Pa所以y A= P A/P= P*A X A=0.4 P⊙X A /(8.92×104)=0.18 Y B=1-0.18=0.823.将装有288.9mgN2O4的玻璃小泡放入体积为500.00cm3的石英容器中,将此容器抽成真空并放入恒温槽中,然后打破玻璃小泡(其体积可忽略不计),当温度为35℃时测其平衡压力为0.2395×105 Pa,试求反应的△r H m⊙及△r S m⊙(△C P=0)解:N2O4(g)→2 NO2始/mol: n0 0平/mol:n0- n0x 2n0x∑n= n0- n0x +2n0x= n0(1+ x) x=(∑n/ n0)-1M N2O4=92.0g/mol n0=0.2889/92.0=3.14×10-3molPV=nRT=∑nRT25℃时∑n=0.2143×105×500×10-6/(8.314×298)=4.32×10-3 mol x=(∑n/ n0)-1=(4.32×10-3/3.14×10-3)-1=0.376K⊙=K X(P/ P⊙)△V={2n0x×P/〔( n0- n0x) P⊙〕}2/{( n0- n0x) P/〔( n0+ n0x) P⊙〕}= 4x2P/〔(1- x2) P⊙〕=0.13935℃时∑n=0.2395×105×500×10-6/(8.314×308)= 4.68×10-3mol x=(∑n/ n0)-1=(4.68×10-3/3.14×10-3)-1=0.489K⊙=4x2P/〔(1- x2) P⊙〕=0.298△r G m⊙(298K)=-RTLn K⊙(298K)=△r H m⊙-298△r S m⊙ (1)△r G m⊙(308K)=-RTLn K⊙(308K)=△r H m⊙-308△r S m⊙(2)联立(1) (2)得△r H m⊙=58.2KJ/mol△r S m⊙=178.9 J/(k.mol)4.异构化反应:正戊烷<=>异戊烷已知298K时气相异构化反应的K⊙=13.24,液体正戊烷和异戊烷的蒸汽压与温度的关系可表示为,正戊烷:Ln(P*/ P⊙)=9.146-2453/(T-41)异戊烷:Ln(P*/ P⊙)=9.002-2349/(T-40)试求算298K时液相异构化反应的K⊙,假设形成的溶液为理想溶液。
物理化学复习提纲第一章气体的pVT性质1.什么叫理想气体,理想气体的微观特征是什么?在任何温度压力下均服从理想气体状态方程(PV=nRT)的气体称为理想气体。
理想气体在微观上具有以下两个特征:1、分子间无相互作用力。
2、分子本身不占有体积2.道尔顿分压定律的内容,及数学表达式是什么?它是由于什么气体?混合气体总压力等于混合气体中各组分气体在于混合其遗体具有相同温度和相同体积下单独存在时所产生的压力和;PB=nBRT/V,适用于理想气体。
3.什么叫气体的液化?理想气体能液化吗?一定温度范围内,施加足够大的压力,使气体凝聚成液体的过程;能。
4.什么叫饱和蒸气压?对于确定的物质饱和蒸气压只与什么有关?在一定的温度下,物质的液气平衡共存状态下的蒸汽所产生的压力叫饱和蒸汽压,温度。
5.什么叫液体的沸点?沸点与什么有关?沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。
液体沸腾时候的温度被称为沸点。
沸点随外界压力变化而改变,6.什么叫临界温度?使物质由气相变为液相所允许的最高温度叫临界温度。
7.范德华方程的两个常数a和b都与什么有关?a气体分子间引力的大小。
B气体分子本身体积的大小。
第二章热力学第一定律1.系统有哪几种?各自的特点是什么?敞开:既有能量又有物质,封闭:只有能量没有物质。
隔离:既没又没有。
2.什么叫广度性质,什么叫强度性质?就是具有加和性的物理量,与系统中物质的量有关,强度性质:就是不具有加和性的物理量,与系统中物质的量无关。
3.状态函数的特点是什么?1.状态函数的变化值只取决于系统的始态和终态,与中间变化过程无关;2,状态函数的微变dX为全微分。
3,具有单值性。
4.典型的单纯pVT过程有哪些?特点是什么?恒温、恒压、恒容、绝热、循环、5.反应进度的定义是什么?他与什么有关,与什么没关?反应进度是用来描述某一化学反应进行程度的物理量,它具有与物质的量相同的量纲,SI单位为mol,用符号ξ表示。
初三化学复习提纲上册第一章物质的分类和性质1.1 物质的分类•纯净物和混合物•元素和化合物1.2 物质的性质•物理性质和化学性质的区别 - 物质的性质与结构有关第二章化学式及摩尔质量2.1 化学式的表示方法•离子式和分子式的表示方法•化合价法和电子结构法计算化合物化学式2.2 摩尔质量的概念和计算方法•摩尔质量和相对分子质量的关系•摩尔质量的计算公式及应用第三章化学量的计算3.1 化学计量单位•物质的量(摩尔)、物质的质量(克)和分子数的概念•相关计算公式及应用3.2 化学反应的计算•化学方程式、反应物和生成物的含量计算•限量、化学计量比和剩余量的概念及应用第四章气体的基本性质和气体定律4.1 气体的基本性质•压强、温度和体积的概念及关系•绝对零度和标准状态的概念4.2 气体定律•博伊尔-马利亚定律、查理定律、盖伊-吕萨克定律的公式及应用•理想气体状态方程的公式及应用第五章原子结构5.1 原子结构的实验基础•光谱实验的原理及应用•汤姆逊和卢瑟福实验的原理和结果5.2 原子结构的组成•电子、质子和中子的发现及性质•原子结构的本质及相关模型第六章元素周期律6.1 元素周期律的实验基础•原子序数和化学性质的联系•田纳西州实验的原理及结果6.2 元素周期律的组织与特征•周期表各行和各列元素的特点及规律•周期律和族律的关系第七章离子反应和化合价7.1 离子反应的概念•阳、阴离子的概念及性质•离子反应的类型及适用范围7.2 化合价的计算•化合价的概念和相关规则•应用化合价计算化学式和离子式第八章共价键和分子结构8.1 共价键的概念•共价键的性质及成因•共价键和离子键的区别8.2 分子结构的形成和性质•共价分子物种类和性质•分子结构的构成方式及相关模型第九章离子化合物的物理和化学性质9.1 离子化合物的性质•离子化合物的物理性质及测定•离子化合物的化学性质及应用9.2 水溶液中的电离类型和电离平衡•弱电解质和强电解质的概念及区别•溶液中离子活度的概念及相关计算第十章一元几价酸是及其盐类10.1 一元几价酸及其盐类•酸碱理论的发展及基本概念•一元几价酸和其盐类的性质及应用10.2 酸碱滴定分析•酸、碱的体积比和计算方法•盐酸和氢氧化钠的滴定方法及应用结束语初三化学知识的系统性和科学性,为高中化学的学习打下了基础。
第一章 气体一. 重要概念理想气体模型,分压,分体积,液化,饱和蒸气压,临界参数,临界状态二. 重要关系式(1) 理想气体:pV=nRT , n = m /M(2) 分压: p B = py B(3) 分压定律,分体积定律 V nRT p = V RT n p B B = pRT n V B B = 理想气体:nn V V p p y B B B B ===第二三章 热力学第一二定律一、 重要概念系统与环境,状态与状态函数,热力学的平衡态,强度性质与广度性质,功、热、热力学能、焓,热容,摩尔定容热容,摩尔定压热容,比定压热容,标准摩尔生成焓,标准摩尔熵,标准摩尔生成吉布斯函数,可逆过程,可逆相变,不可逆相变,热力学第一定律,热力学第二定律,热力学第三定律,热机效率,卡诺循环,克劳修斯不等式,熵增加原理,熵判据/吉布斯函数判据/亥姆霍兹函数判据,热力学基本方程,节流膨胀二、各种过程Q 、W 、∆ U 、∆ H 、∆ S 、∆ G 、∆A 的计算1. pVT 变化过程体积功:δW = -p 外dV (适用于各种变化过程,包括相变和化学变化)(1)恒压过程:W = -p (V 2-V 1)(2)恒外压过程:W = -p amb (V 2-V 1)(3)真空膨胀过程p 外=0,W =0(4) 恒容过程 :d V =0 W =0(5)理想气体恒温可逆过程 功的计算:21ln V V nRT W =(6)理想气体绝热可逆过程功计算,W=∆ U = n C V ,m ∆ T (先根据可逆绝热方程γγ122γγ111P T P T --=计算出T 2)(7)理想气体绝热不可逆过程功计算,W=∆ U = n C V ,m ∆ T (先计算出T 2)热的计算:恒压过程: Q p =⎰n C p ,m d T恒容过程:Q V =⎰n C V ,m d T∆ U 、∆ H 的计算热力学第一定律:∆ U = Q +W , d U =δQ +δW∆ U = Q v (恒容,非体积功为零)∆ H = Q p (恒压,非体积功为零)(1)理想气体pVT 变化过程 (理想气体在U 、H 仅是温度的函数)恒温过程dT =0, ∆ U =∆ H =0, Q =-W ;非恒温过程,∆ U = n C V ,m ∆ T , ∆ H = n C p ,m ∆ T ,单原子气体C V ,m =3R /2,C p ,m = C V ,m +R = 5R /2双原子气体C V ,m =5R /2,C p ,m = C V ,m +R = 7R /2(2) 凝聚态pVT 变化过程由于压力对凝聚态的影响不大,当压力变化不大时,可以看成为恒压变化∆ H = ⎰n C p ,m d T , ∆ U = ∆ H= ⎰n C p ,m d T∆ S 的计算(1) 隔离系统 ∆ S iso = ∆ S sys + ∆ S amb (该公式也适用于相变及化学变化)环境 ∆ S amb 的计算:认为环境是恒温的大热源,过程为可逆∆ S amb = Q r (环)/T (环)= -Q (系)/T (环)(2)理想气体pVT 过程的计算∆ S = nC V ,m ln ( T 2/T 1)+nR ln (V 2/V 1)=nC p ,m ln ( T 2/T 1) + nR ln (p 1/p 2)(C V ,m 为常数)(3) 恒压过程:∆ S =(nC p ,m /T )d T =12,ln T T nC m p (凝聚态的PVT 变化常常可看做是恒压过程变化) (4)理想气体混合熵变的计算:分别计算各气体混合前后熵变,然后相加∆ G 的计算恒温过程: ∆ G =∆ H -T ∆ S非恒温过程:∆ G =∆ H -(T 2S 2-T 1S 1) (其中S 2=S 1+∆S)∆ A 的计算恒温:∆ A =∆ U -T ∆ S=∆ G -∆ (pV )非恒温过程:∆ A =∆U -(T 2S 2-T 1S 1) (其中S 2=S 1+∆S)2. 相变过程S (α)→S (β):可逆相变(正常相变或平衡相变):如在温度T 对应的饱和蒸气压下的相变,例:水在常压,100 ℃ 时的汽化或凝结过程,水在常压,0 ℃ 时的熔化或凝固过程,。
物化复习提纲
第一章热力学第一定律
1.2几个基本概念
1.系统和环境
系统:将一部分物体从其他部分中划分出来,作为研究的对象,这一部分物体,称为“系统”。
环境:系统以外并与系统有相互作用的部分称为“环境”。
热力学系统分为三种:敞开系统、密闭系统(或称封闭系统)、隔绝系统(或称孤立系统)P(7)
2.状态和状态性质
状态:某一热力学系统的状态是系统的物理性质和化学性质的综合表现。
状态性质:状态的性质称为状态性质,又称为状态函数。
P(7)
3.过程和途径
过程:系统状态所发生的一切变化均称为“过程“。
途径:由同一始态到同一终态的不同方式可称为不同的“途径“。
P(8)
4.热力学平衡
热力学平衡:系统与环境之间没有任何物质和能量交换,系统中各个状态性质又均不随时间变化,则称为系统处于热力学平衡状态。
P(9)
1.3能量守恒——热力学第一定律
热力学的基本定律之一,是能量守恒和转换定律的一种表述方式。
热力学第一定律一种表述:热能可以从一个物体传递给另一个物体,也可以与机械能或其他能量相互转换,在传递和转换过程中,能量的总值不变。
它的另一种表述方式为:不消耗能量就可以作功的"第一类永动机"是不可能实现的。
数学表达式:∆U=Q+W(系统热力学能的增量对于系统从环境所吸收的热量与环境对系统所做的功之和)P11
1.4体积功:因系统体积变化而引起的系统与环境间交换的功称为体积功。
公式:W=-p e .∆V(负的外压与体积变化的乘积)。
在真空中p=0,则W=0。
P13 结论:某过程进行之后系统恢复原状的同时,环境也恢复原状而未留下任何永久性的..................................变化,则该过程称为“热力学可逆过程”..................。
在定温的情况下,系统在可逆过程中所做的功为最大功(绝对值).............................。
系统在可逆过程........中所消耗的功为最小功。
...........P15... 1.5定容及定压下的热
定容:dV=0 dU=ϬQ-p 外dV ϬQ V =dU Q V =∆U
定压:p 外=p 始=p 终,Q p =∆U+p 外∆V=(U 2-U 1)+p 外(V 2-V 1)=(U 2+p 2V 2)-(U 1+p 1V 1) 焓:H=U+pV ∆H=H 2-H 1=∆U+∆(pV)=∆U+p ∆V Q p =∆H
定压过程,系统所吸收的热量等于此过程中系统焓的增加。
∆H 是状态性质的变化,取决于系统的始态和终态。
P18~19 1.6理想气体的热力学能和焓
气体在定温条件下,改变体积时,系统的热力学能不变,即热力学能只是温度的函数而与体积无关,即U=f(T)针对理想气体P20
结论:理想气体的热力学能才只是温度的函数,与体积或压力无关。
...........................P20...
理想气体的焓亦只是温度的函数,而与体积或压力无关........................(解释:H=U+pV U 随T 变化,而pV=nRT 也随T 变化)P21
理想气体定温可逆膨胀:∆U=Q+W=0 Q=-W=nRTln V 2V 1 =nRTln p 1
p 2 P21
1.7热容
定义:每升高单位温度所吸收的热。
定容热容:定容下的热容C V 定压热容:定压下的热容C p P22
理想气体:dH=C p .dT dU= C v .dT 对于1mol 气体 C p ,m - C V ,m =R 通常情况下,理想气体的C p ,m 和 C V ,m 均可视为常数。
P23
单原子分子系统:C V,m=32 R
双原子分子系统:C V,m=52 R
多原子分子系统:C V,m=62 R=3R P23
热容与温度的关系
气体、液体及固体热容随温度的升高而逐渐增大。
经验公式:C p,m=a+bT+cT2或c p,m=a+bT+cT2 P24
1.8气体的绝热过程
绝热过程:如果一系统状态发生变化的过程,系统既不可以从环境吸热,亦不能放热,到环境中去,这种过程叫做“绝热过程”。
∆U=Q+W ϬQ=0 dU=ϬW nC V,m=-pdV P26
1.9实际气体的节流膨胀
节流膨胀:此过程中系统与环境之间无热交换,这种维持一定压力差的绝热膨胀过程
为“节流膨胀”。
过程: Q=0 ∆U=W W1=-∫p1dV=-p1V1 W2=-∫p2dV=-p2V2 W=W1+W2=
p1V1-p2V2 U1-U2=-( p2V2-p1V1) U2+ p2V2=U1+ p1V1 H2=H1∆H=0
气体的节流膨胀为一定焓过程。
应用:膨胀方法使气体制冷。
P30
1.10化学反应的热效应
热化学:研究化学过程中热效应的科学叫做“热化学”。
定压反应热:Q p=∆r H
定容反应热:Q V=∆r U
∆r H=∆r U+p∆V=∆r U+RT∆n(∆n>0时膨胀,∆r H>∆r U; ∆n<0时压缩,∆r H<∆r U; ∆
n=0时不变相当于定容,∆r H=∆r U)P33~34
反应进度(ε)(ε>0)ε=n B -n B (0)
νB (注:n B -n B (0)为变化量;νB 为B 的化学计量
数)P34
θ:标准 标准态压为:100KPa=p θ
书写热化学方程式:①注明物态 ②注明晶型 ③注明溶剂
∆r H m θ是指反应进度为1mol 的反应,∆r H m θ<0放热;∆r H m θ>o 吸热 p36 盖斯定律:一个化学反应不论是一步完成还是分成几步完成,其热效应总是相同的。
P37
1.11生成焓和燃烧焓
任何一个反应∆r H=ΣH(产物)-ΣH(反应物) P38
标准摩尔生成焓:在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热,称该物质的标准摩尔生成焓。
∆f H m θ. 各种稳定单质(在任意温度)的生成焓值为零。
P39
结论:任意反应的反应焓........∆.r .H .
m .θ.等于产物生成焓之和减去反应物生成焓之和...................。
即 ∆r H m θ=ΣνB ∆f H m θ(B) P40
标准摩尔燃烧焓:在标准压力及指定温度下,单质物质的量的某种物质被完全氧化时的反应热,称为该物质的标准摩尔燃烧焓。
∆c H m θ
结论:任意一反应的反应焓∆..........r .H .
m .θ.等于反应物燃烧焓之和减去产物燃烧焓之和...................。
即 ∆r H m θ=-ΣνB ∆c H m θ(B) P40
1.12反应焓与温度的关系——基尔霍夫方程
(∂∆r H
∂T )p =C p (B)- C p (A)=∆ C p (1.55)(注:(∂H/∂T )p 即定压热容)
∫∆H(1)∆H(2)d(∆H)= ∆H(2)-∆H(1)=∫T1T2∆ C p dT=∆ C p (T 2-T 1) 当参加反应的物质有了物态变化时,改变途径求反应焓。
P45
第二章 热力学第二定律
1. 热力学第一定律只表明变化过程的能量效应,热力学第二定律研究变化过程的方向、
限度的问题。
2. 一切自然界的过程都是有方向性的。
3. 自发过程:能自发进行的过程。
特征自发进行
结论:功可以自发地全部变为热,但热不可能全部转变为功而不引起任何其他变化。
.................................. 一切自发过程都是不可逆的。
.............P(50)..... 2.2热力学第二定律的经典表述。