物理化学:第4章_多组分系统热力学_
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1 内容简介
《物理化学解题指南(第2版)》是天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》(第五版)的配套学习参考书,针对性强,内容丰富。章节安排与教材同步,每章包括三部分内容:概念、主要公式及其适用条件(列举重要知识点,强调公式应用范围及条件);概念题(包括填空和选择题,帮助读者熟悉公式,辨析概念,掌握要领);教材习题全解(巩固知识,拓展思路)。
《物理化学解题指南(第2版)》可帮助读者巩固所学知识,提高解决物理化学问题的能力;也可供相关学科教师参考。
目录
第一章 气体的pVT性质
1.1 概念、主要公式及其适用条件
1.2 概念题
1.3 习题解答
第二章 热力学第一定律
2.1 概念、主要公式及其适用条件
2.2 概念题
2.3 习题解答
第三章 热力学第二定律
3.1 概念、主要公式及其适用条件
3.2 概念题
3.3 习题解答
第四章 多组分系统热力学
4.1 概念、主要公式及其适用条件
4.2 概念题
4.3 习题解答
第五章 化学平衡
5.1 概念、主要公式及其适用条件
5.2 概念题
5.3 习题解答
第六章 相平衡
6.1 概念、主要公式及其适用条件
6.2 概念题
6.3 习题解答
第七章 电化学
7.1 概念、主要公式及其适用条件
1 7.2 概念题
7.3 习题解答
第八章 量子力学基础
8.1 概念、主要公式及其适用条件
8.2 概念题
8.3 习题解答
第九章 统计热力学初步
9.1 概念、主要公式及其适用条件
9.2 概念题
9.3 习题解答
第十章 界面现象
10.1 概念、主要公式及其适用条件
10.2 概念题
10.3 习题解答
第十一章 化学动力学
11.1 概念、主要公式及其适用条件
11.2 概念题
11.3 习题解答
第十二章 胶体化学
12.1 概念、主要公式及其适用条件
12.2 概念题
12.3 习题解答
参考书目
前言
本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材——《物理化学》第五版(天津大学物理化学教研室编,高等教育出版社,2009年)的配套学习参考书。编写本书的目的在于:帮助读者归纳、总结、深入理解物理化学的基本概念和基本原理,培养严谨的科学思维,提高运用基本原理分析和解决实际问题的能力。
1 第二章热力学第一定律
内容摘要
热力学第一定律表述
热力学第一定律在简单变化中的应用
热力学第一定律在相变化中的应用
热力学第一定律在化学变化中的应用
一、热力学第一定律表述
UQW dUQW
适用条件:封闭系统的任何热力学过程
说明:1、ambWpdVW
2、U是状态函数,是广度量
W、Q是途径函数
二、热力学第一定律在简单变化中的应用----常用公式及基础公式
1、常用公式
过 程 W Q ΔU ΔH
理想气体自由膨胀 0 0 0 0
理想气体等温可逆 -nRTln(V2/V1);
-nRTln(p1/p2) nRTln(V2/V1);
nRTln(p1/p2) 0 0
等 容 任意物质 0 ∫nCv.mdT ∫nCv.mdT ΔU+VΔp
理想气体 0 nCv.m△T nCv.m△T nCp.m△T
等 压 任意物质 -PΔV ∫nCp.mdT ΔH-pΔV Qp
理想气体 -nRΔT nCp.m△T nCv.m△T nCp.m△T
理 想 气 体 绝 热
过 程 Cv.m(T2-T1);
或 0 nCv.m△T nCp.m△T
可逆 (1/V2γ-1 -1/ V1γ-1)p0V0γ/(γ-1)
2、基础公式
热容 Cp.m=a+bT+cT2 (附录八)
液固系统----Cp.m=Cv.m
理想气体----Cp.m-Cv.m=R
单原子: Cp.m=5R/2
双原子: Cp.m=7R/2
Cp.m / Cv.m=γ
物理化学公式⼤全
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
或
式中p,V,T及n单位分别为Pa,m3,K及mol。称为⽓体的摩尔体积,其单位为m3 · mol-1。R= 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) =
体积分数
式中为混合⽓体总的物质的量。表⽰在⼀定T,p下纯⽓体A的摩尔体积。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
式中为混合⽓体的总质量,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)
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。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
= y B p,
B
上式适⽤于任意⽓体。对于理想⽓体4.阿马加分体积定律
此式只适⽤于理想⽓体。5.范德华⽅程
式中的单位为Pa · m6 · mol-2,b的单位为m3 · mol-1,和皆为只与⽓体的种类有关的常数,称为范德华常数。
此式适⽤于最⾼压⼒为⼏个MPa的中压范围内实际⽓体p,V,T,n的相互计算。6.维⾥⽅程
及
上式中的B,C,D,…..及B’,C’,D’….分别称为第⼆、第三、第四…维⾥系数,它们皆是与⽓体种类、温度有关的物理量。
适⽤的最⾼压⼒为1MPa⾄2MPa,⾼压下仍不能使⽤。7.压缩因⼦的定义
Z的量纲为⼀。压缩因⼦图可⽤于查找在任意条件下实际⽓体的压缩因⼦。但计算结果常产⽣较⼤的误差,只适⽤于近似计算。
第⼆章热⼒学第⼀定律主要公式及使⽤条件1.热⼒学第⼀定律的数学表⽰式
或
规定系统吸热为正,放热为负。系统得功为正,对环境作功为负。式中p amb为环境的压⼒,W’为⾮体积功。上式适⽤于封闭体系的⼀切过程。2.焓的定义式
3.焓变
(1)
式中为乘积的增量,只有在恒压下在数值上等于体积功。
(2)
物理化学主要公式与使用条件
第一章代体pw关系
主要公式与使用条件
1. 理想代体状态方程式
pV = (m/M)RT = nRT
或 PVm=p(V/n) = RT
式中p, K T与卫单位分别为m3, K与mol。 Vm=V/n称为气体 摩尔体积,其单位为n? • mol^o 08.314510 J・mol" • K'1,称 为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压真实气体。
2・气体混合物
(1) 组成
摩尔分数 〃(或%)=如/工"A
A
体积分数 % =九叫3/工)"也
A
式中I>A为混合气体总物质量C旷m人表示在一定T, Q下纯气体A摩尔
A
体积。工为在一定T, p下混合之前各纯组分体积总和。
A
(2) 摩尔质量
B B B
式中〃匸为叫 为混合气体总质量,”=工如为混合气体总物质量。上述
B B
各式适用于任意气体混合物。
1 / 202 / 20
(3) )'B =HB/H = PB//? = VB/V
式中炷为气体B,在混合T, U条件下,单独存在时所产生压力,称为B 分压力。心为B气体在混合气体7; p下,单独存在时所占体积。
3・道尔顿定律
PB = YBP, P = X /?B B
上式适用于任意气体。对于理想气体
PB=%RGV
4・阿马加分体积定律
V; =ntiRT/V
此式只适用于理想气体。
第二章热力学第一定律
主要公式与使用条件
1. 热力学第一定律数学表示式
△U=Q+W
或 =50 + 8W = 6C-pambdV+6W
规定系统吸热为正,放热为负。系统得功为正,对环境作功为负。式中Panxb 为环境压力,"为非体积功。上式适用于封闭体系一切过程。
2. 熔定义式
H=U + pV
3・熔变 3 / 20
(1)
式中△(/")为/川乘积增量,只有在恒压下在数值上等于 体积功。
(2) ^H=\~nCpmdT
此式适用于理想气体单纯pW变化一切过程,或真实气体恒压变温过程, 或纯液体、固体物质压力变化不大变温过程。