物理化学打印完整版

第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正？为负？或为零？解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。

证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，101.325kPa 下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、101.325kPa 下变为冰。

试求上述过程体系所作的体积功。

解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。

(1) Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。

(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。

(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。

5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。

物理化学
物理化学是一门研究物质的物理性质和化学性质之间关系的学科。

它涵盖了多个领域，包括热力学、动力学、量子化学、凝聚态物理、电化学等。

在物理化学中，热力学研究了能量转化和物质之间的关系。

它的研究对象包括热力学系统的宏观性质，如热容、熵、焓以及热力学过程中的能量转化规律。

热力学还研究了热力学平衡条件和热力学系统的稳定性。

动力学研究了物质内部的运动和变化规律。

它包括了反应速率、化学动力学方程、催化作用等内容。

动力学可以描述化学反应进行的速率，帮助理解反应进行的机理和影响反应速率的因素。

量子化学是物理化学中关于原子和分子的结构和性质的研究领域。

它利用量子力学的原理来解释原子和分子的光谱特性、电子结构和化学键的性质。

凝聚态物理研究了固体和液体物质的性质，如晶体结构、磁性、超导性等。

这涉及到材料科学和电子学等领域应用的基础研究。

电化学是研究电化学反应和电化学系统的学科。

它研究了化学反应如
何受到电场和电流的影响，以及电化学中的离子传输、电化学电极反应等。

总的来说，物理化学通过研究物质的物理和化学特性，揭示了物质的本质和变化规律，对我们理解和应用自然界中的各种物质和现象具有重要的意义。

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 pC 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。

,m//p p p c C m CM==pVU H +=2,m 1d V U nC T∆=⎰（4） ,m ,m p V C C R -= 此式只适用于理想气体。

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。

物理化学(Ⅰ)11---付献彩---------Atkins--------自然科学学科发展战略调研报告------中国大百科全书（唐有棋）----2化学体系的平衡性质化学体系的动态性质化学体系的微观结构和性质其他分支学科还包括：电化学、表面及胶体化学、光化学等3化学平衡和化学反应速率的唯象规律的建立19世纪中叶：1850：1879：1889：1887：1906 -1912：由于激光技术和计算机技术的发展，物理化学各领域向更深度和广度发展当前的前沿领域4561教材：推荐参考书3226********************.cn 4自第三次测验起，试题用英文8第一章气体的性质（properties of gases ）1-1 理想气体（Ideal gas or perfect gas ）1RT pV nRT pV m ==第二章热力学第一定律（The first law of thermodynamics) 2-1 热力学概述（Introduction of thermodynamics) 1.122.1研究对象2研究方法32-2. 热力学基本概念（Basic concepts of thermodynamics) 1.2.而且当此系统与环境隔离后,也不会引起系统任何性质的变化,则称该系统处于热力学平衡状态.1如果没有绝热壁存在，系统内各部分之间以及系统与环境之间没有温度的差别如果系统A与系统B成热平衡，系统B与系统C成热平衡，则系统A与系统C也必然成热平衡。

2如果没有刚性壁存在，系统各部分之间，系统与环境之间没有不平衡的力存在3.定义2分类：2.18101113物理化学(Ⅰ)24.T 1= T2= T环p1= p2= p外5.6.本书规定。

物理化学物理化学是研究物质中物理和化学性质的交叉学科，主要关注物质的结构、能量和变化规律。

它是物理学、化学和数学等多学科的综合应用，用数学方法研究物质的特性，解决物理与化学问题。

物理化学的基础在于原子结构。

根据原子电子结构和化学键的性质，可以计算出分子的物理化学性质。

物理化学的主要研究方向包括热力学、动力学、结构、电化学和表面化学等。

热力学是研究物质的热力学性质的学科，它包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学过程等。

热力学第一定律是关于能量的基本原理，表示能量不能被创造也不能被消灭，只能转换成其他形式。

热力学第二定律是研究热力学反应的方向性和热动力学循环过程的效率等问题，它是所有物理学、化学和生物学中最重要的定律之一。

动力学是研究物质变化速率的学科，它包括化学动力学和化学平衡等。

化学动力学是研究化学反应速率的学科，它涉及反应机理和反应速率常数等。

化学平衡是研究物质的相互作用和平衡状态的学科，它包括化学平衡定律、平衡常数等。

结构是研究物质内部结构和性质及其相互关系的学科，包括分子结构、材料结构和表面结构等。

分子结构是分子中原子的连接方式和三维空间构型的研究，它决定分子的物理化学性质。

材料结构是研究物质在固态、液态和气态下的结构性质的学科，它研究了电子结构和晶体缺陷等。

表面结构是研究物质表面的化学、物理性质和表面反应的学科，它解释了许多表面现象，如电化学等。

电化学是研究电子传递和物体中任意化学反应的性质、机制和热力学的学科。

电化学反应存在于各种形式的化学反应中，例如电解水、电镀、电池等。

同时，电化学也是重要的生命科学中的学科，例如神经元、酶活性和肽和蛋白质的氧化和还原过程。

物理化学是解决一系列工业、能源、环境和医学问题的重要手段。

例如，物理化学的研究可以用于改良材料、开发新药和其他化学工艺，同时也可以解决能源和环境问题，例如能源储存，气候变化和污染控制等。

总之，物理化学是旨在开发量化分析工具解决物理和化学问题的研究领域。

物理化学第六版下册.pdf简介《物理化学第六版下册.pdf》是物理化学领域的经典教材之一。

本教材主要涵盖了物理化学下册的内容。

本文档将对该教材的主要章节进行概述和分析。

目录1.第1章液体的物理性质– 1.1 液体的结构– 1.2 液体的表面性质– 1.3 液体的黏度– 1.4 液体的表面张力2.第2章固体的性质– 2.1 固体的结构和晶体结构– 2.2 固体的缺陷和非晶态– 2.3 固体的热性质– 2.4 固体的力学性质3.第3章电解质溶液– 3.1 电解质溶液的电导– 3.2 电解质溶液的溶剂化– 3.3 电解质溶液的离子强度– 3.4 电解质溶液的电动力学性质4.第4章化学动力学– 4.1 反应速率和速率方程– 4.2 反应机理和活化能– 4.3 影响化学反应速率的因素– 4.4 催化剂5.第5章化学平衡– 5.1 平衡常数和平衡常量– 5.2 平衡的位置和平衡常数– 5.3 影响平衡位置的因素– 5.4 平衡的移动和平衡常数6.第6章非均相体系– 6.1 液体-液体体系– 6.2 气体-液体体系– 6.3 气体-固体体系– 6.4 固体-固体体系7.第7章电化学–7.1 电解池和电解反应–7.2 电动势和电极电势–7.3 电化学动力学–7.4 电化学应用第1章液体的物理性质本章主要介绍了液体的结构、表面性质、黏度和表面张力等方面的知识。

液体是一种介于固体和气体之间的物质状态，具有一定的流动性和密度。

液体的结构与其分子之间的相互作用有关，其中包括范德华力、氢键等。

液体的表面性质涉及到液体与固体或气体界面的相互作用，如液体的湿润性、液滴的形状等。

液体的黏度是指液体流动的阻力，常用来描述液体的流动性质。

液体的表面张力是指液体表面上分子之间的相互作用力，决定了液体表面的形状和液滴的形成。

第2章固体的性质本章主要介绍了固体的结构、缺陷、热性质和力学性质等方面的知识。

固体是一种具有一定形状和一定体积的物质状态，在物理化学中占据重要的地位。

物理化学核心教程P132. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。

试问，这两容器中气体的温度是否相等？答：不一定相等。

根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。

3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。

当左球的温度为273 K ，右球的温度为293 K 时，汞滴处在中间达成平衡。

试问：（1）若将左球温度升高10 K ，中间汞滴向哪边移动？（2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动？答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K ，汞滴仍向右边移动。

因为左边起始温度低，升高10K 所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

P241. 在两个容积均为V 的烧杯中装有氮气，烧瓶之间有细管相通，细管的体积可以忽略不计。

若将两烧杯均浸入373 K 的开水中，测得气体压力为60 kPa 。

若一只烧瓶浸在273 K的冰水中，另外一只仍然浸在373 K 的开水中，达到平衡后，求这时气体的压力。

设气体可以视为理想气体。

解： 12n n n =+ 根据理想气体状态方程 1221122p V p V p V RT RT RT =+ 化简得： 12112211()p p T T T =+ 221212732260 kPa 50.7 kPa 273373T p p T T =⨯=⨯⨯=++ 5. 有氮气和甲烷（均为气体）的气体混合物100 g ，已知含氮气的质量分数为0.31。

在420 K 和一定压力下，混合气体的体积为9.953dm 。

求混合气体的总压力和各组分的分压。

假定混合气体遵守Dalton 分压定律。

已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为281g mol -⋅和161g mol -⋅。

解：()210.31100 g N 1.11 mol 28 g molm n M -⨯===⋅ 41(10.31)100 g (CH ) 4.31 mol 16 g mol n --⨯==⋅ 1133(1.11+4.31) mol 8.314 J mol K 420 K 1902 kPa 9.9510 mnRT p V ---⨯⋅⋅⨯===⨯ 2224(N ) 1.11(N )1902 kPa=389.5 kPa (N )(CH ) 1.11 4.31n p p n n =⨯=⨯++ 4(CH )(1902389.5) kPa=1512.5 kPa p =-P65一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。