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物理化学(中国药科大学)第一章1-3节

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大学物理化学01章气体ppt课件

大学物理化学01章气体ppt课件
第一章 气体pVT的性质
1.1 理想气体状态方程 1.2 理想气体混合物 1.3 气体的液化及临界参数 1.4 真实气体状态方程 1.5 对比状态原理及普通化压缩因子图
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2020/6/13
1-1 理想气体状态方程
1. 理想气体状态方程
pV nRT
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阿马加定律
定义：V=∑V*B
理想气体混合物的总体积为各组分分体积之和。 式中V*B=nBRT/p
进一步中得：
yB= V*B /V
即理想气体混合物中某一组分B的分体积与总体 积之比等于该组分的摩尔分数yB。
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2020/6/13
1-3气体的液化及临界参数
1 液体的. 维利方程Virial equation (纯经验方程)
pVm RT
(1 B2 Vm
B3 Vm2
)
pVm RT
(1 B2 ' p B3 ' p2
)
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2020/6/13
其它重要方程举例
R - K equation (Redlich and Kwong)
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2020/6/13
对应状态原理
临界压缩因子(critical compression factor )
zc
pcVm,c RTc
物质 He Ar
N2 O2 CO CO2 CH4
zc 0.299 0.291 0.289 0.294 0.288 0.274 0.289
对于大多数物质，用上式计算的zc的值约在0.26~0.29 。

物理化学中国药科大学第一章1-3节

物理化学中国药科大学第一章1-3节
这种体系与环境之间不可能有物质的交换， 只可以有能量的交换。
3. 隔绝体系，或孤立体系(Isolated Syste m)。
这种体系与环境之间既不可能有物质的交换， 亦不可能有能量的交换。
For Example
g l
• 体系:水(l),
•
敞开体系
• 体系:水(l)+水(g),
•
密闭体系
• 体系:水(l)+水(g)+热源+罩子中的一切,
第二节 热力学基本概念
一、体系和环境
• (1) 体系和环境 • 体系(System)—将一部分物体从其它部分
中划分出来，作为研究的对象，这一部分物 体，称为“体系”。 • 环境(Surroundings)—体系以外并与体系
有相互作用的部分。
体系和环境之间，一定有一个边界，这边界 可以是实在的物理界面，亦可以是虚构的界 面。
• 过程
• 1000K,１×105Pa ,5×105Pa
•
恒温过程
恒温过程
29
定压 过程
1000K
不同的途径示意
第三节 热力学第一定律
一、热力学第一定律
• 1840年左右，焦耳(Joule)和迈耶(Mayer)历经20年做了大量的实验。他们的实 验结果表明，能量可以从一种形式转变为另一种形式，而且不同形式的能量在相 互转化时有着严格的当量关系，这就是著名的热功当量 • 1 cal=4.184 J • 1 J=0.239 cal
标准压力(p=101.325 kPa), 50℃下的水
100 ℃ 50℃ 0℃
2. 体系由某一状态变化到另一状态时，体系状态性 质的改变量只取决于体系的起始状态和最终状态 ，而与体系变化的具体途径无关。

物理化学中国药科大学表面现象

物理化学中国药科大学表面现象
第七章 表面现象
• Interface:俩相紧 密接触的过渡区称 为界面。一般仅几 个分子层的厚度.
• L-S;L-G;S-G;S1S2;L1-L2等等，如 果其中的一相是 gas,则称为 surface
医学ppt
liquit2 liquit1
liquit2 liquit1
1
界面现象(表面现象,surface phenomena)讨论的是在界面上发生的 一些行为.surface phenomena physics 在biology; material; chemical engineering; pharmacology etc. 有着广泛的应用.
• 液体所承受的压力：PPr
•
液体的饱和蒸气压：p* 医学ppt
pr*
54
（一）Kelvin Formula
• 分散过程的化学势变化： r • 分散过程的Gibbs变化：G= r -
• dG=-SdT+Vdp 因dT=0, dG=Vmdp
• 所以： G= r - =Vm p
pr p
pr*
p*
医学ppt
40
剖
剖
面
面
图
图
医学ppt
41
• 各种情况下的p
p
p + p
p - p
p p
相当于在液体的表面上有一弹性橡皮膜凸液
面时向下压，凹液面医学时ppt 往上提。
42
小液滴
液体中的小气泡 液膜形成的气泡
对于一般液面来说，普遍的 Young Laplace 公式为
p
1 r1
1 r2
医学ppt
43
B
dG SdT Vdp dA B dn B

物理化学第1章 热力学第一定律

物理化学第1章 热力学第一定律

系统从环境吸热Q为正值，系统放热于环境Q为
负值。 ⑶单位： 常用单位为焦耳（J）或千焦耳(kJ)。
⒉功 ⑴定义和符号
系统与环境之间除热以外被传递的其他各种形式
的能量统称为功，用符号W表示。 ⑵正负值规定 系统对环境做功W为负值，系统从环境获得功W为 正值。
⑶单位：常用单位为焦耳（J）或千焦耳 (kJ)。
p( H 2 ) y( H 2 ) p总 =0.6427 108.9=70.00 kPa
p( N2 ) p总 p( H2 ) 38.89 kPa
四、阿马格分体积定律
由A、B、C组成的理想气体混合物
nRT (nA nB nC ) RT V p p
VA VB VC
⑶热力学能是系统的广度性质，具有加和性。
热力学能的微小变化dU可用全微分表示
通常，习惯将热力学能看作是温度和体积的函数，
即U=f(T,V)，则
U U dU ( )V dT ( )T dV T V
理想气体的热力学能只是温度的函数。
1.3热力学第一定律
一、能量守恒与热力学第一定律
1.能量守恒定律
自然界的一切物质都具有能量，能量有各种各样形式， 并且能从一种形式转变为另一种形式，但在相互转变过 程中，能量的总数量不变。 2.热力学第一定律

本质：能量守恒定律。 常用表述：“第一类永动机是不可能造成的。” 第一类永动机是指不需要供给能量而可以连续不断做功
的机器。
二、封闭系统热力学第一定律的数学表达式
⑶恒容过程：变化过程中系统的体积始终恒定不变过程。
⑷绝热过程：系统与环境之间没有热交换的过程。 ⑸循环过程：系统由某一状态出发，经历一系列的变化，又 回到原状态的过程。

物理化学第一章课件

物理化学第一章课件
V2 dV nRT V2 W dV nRT nRTln V1 V V1 V V1 V2
V
V2 p1 W nRTl n nRTl n V1 p2
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(1-4)
适用于理想气体定 温可逆过程
2014-5-21
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2.功与过程
讨论：比较上述三种过程的功，可得出什么结论？
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2014-5-21
1.基本概念
状态与状态函数
讨论： 状态函数的特性？ (1)状态一定时, 所有状态函数均具有确定的数值; （2）体系状态变化时（变化前的状态—始态；变化后 的状态—终态），状态函数的改变值只取决于变化的始 终态，与变化的途径无关； （3）体系的状态函数在数学上为连续函数，其微小变 化可写成全微分，并可积分。 （4）对纯物质单相密闭系统，只需两个状态性质（如 T，p）就可确定其状态。
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2014-5-21
第一章
化学热力学基础
1.6 自发过程的特点与 热力学第二定律
1.7 熵增加原理与化学反应方向
1.8 化学反应的熵变 1.9 熵的统计意义
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2014-5-21
1.1 热力学的能量守恒原理
1. 基本概念 2. 热力学第一定律
V1 V2
p
p1V1
W2 (1) p1dV p（ ） 1 V2 V1
V2
V1
W2(1)
p2V2
一次膨胀、压缩，所做 之功不能相互抵消，压缩 功大于膨胀功
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W1(1)

中国药科大学《物理化学》习题及答案

中国药科大学《物理化学》习题及答案
2. 已知 25℃时下列反应的标准摩尔生成吉布斯能
2C2H2(g) + 3H2O(g) = CH3COCH3(g) + CO2(g) + 2H2(g)
ө
△fGm
(kJ·mol-1)
209.2
-228.59
-154.62
-394.38
ө
计算 25℃时的标准平衡常数 K 。
3.
已知
298.2K
ө
时下列反应的△rHm
的 Δ r Gθm ，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？
4. 在 25℃和标准状态下，已知 CaCO3(s)、CaO(s)和 CO2(g) 的标准摩尔生成吉布斯能分 别-1128.76 kJ·mol-1、-604.2 kJ·mol-1 和-394.38 kJ·mol-1，求：
的 Δ r Gθm 。
移动。
6. 445℃时，Ag2O（s）分解压力为 20974kPa，该分解反应 Ag2O(s) = 2Ag(s)+½O2（g）的
Δ r Gθm =
kJ·mol-1。
五、计算题
1. 合成氨时所用的氢气和氮气的比例是 3∶1，在 673K、1013.25kPa 下，平衡混合物中氨 的物质的量分数为 0.0385，求 N2 (g)+3H2 (g)= 2NH3 (g)的标准平衡常数。
（） （） （） （） （） （） （） （）
三、选择题（选1个答案）
1. 在等温等压不做非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？
A．△H>0，△S>0
B．△H>0，△S<0
C．△H<0，△S>0
D．△H<0，△S<0
第 3 页 共 20 页

《物理化学》第1章 第3讲(1.6,1.7,1.9)


对于定量的纯物质， 对于定量的纯物质，系统的状态由两个状态变量即 可确定。因此， 可以写成 可以写成U(T,V)的形式，则有： 的形式， 可确定。因此，U可以写成 的形式 则有：
∂U ∂U dU = dT + dV ∂T V ∂V T
11
上式在定压下对温度求导， 上式在定压下对温度求导，得到
∂U ∂U ∂U ∂V = + ∂T p ∂T V ∂V T ∂T p ∂U ∂U ∂U ∂V − = ∂T p ∂T V ∂V T ∂T p
∂U ∂V ∂U C p − CV = + p − = ∂T p ∂T p ∂T V ∂V ∂U ∂V ∂V ∂U + p = + p ∂V T ∂T p ∂T p ∂V T ∂T p
C p ,m c' = a + bT + 2 T
式中a， ， ， 是经验常数 是经验常数， 式中 ， b， c， c′是经验常数 ， 随物质的不同及温 度范围的不同而不同。在高温下， 度范围的不同而不同。在高温下，使用下面的公式 计算等压摩尔热熔误差较小。 计算等压摩尔热熔误差较小。
15
1.9 热力学第一定律对理想气体的应用 热力学第一定律对理想气体的应用
1
因此，在不做非体积功时， 因此，在不做非体积功时，等容过程中所吸收的 热在数值上等于系统热力学能的增量。 热在数值上等于系统热力学能的增量。 1.6.2 等压过程热、焓 等压过程热、 等压过程是更普遍常见的过程。多数冶金反应、 等压过程是更普遍常见的过程。多数冶金反应、 金属热处理过程都是暴露于空气之中的， 金属热处理过程都是暴露于空气之中的，可以认为 是在等压条件下进行的。在等压过程中， 是在等压条件下进行的。在等压过程中，如果不做 非体积功，则热力学第一定律变为： 非体积功，则热力学第一定律变为：

物理化学第一定律(药学1)

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2014-11-6
第二节热力学基本概念
一、系统与环境
系统（System）－被划定的研究对象称为系统 在科学研究时必须先确定研究 对象，把一部分物质与其余分开 ，这种分离可以是实际的，也可 以是想象的。这种被划定的研究 对象称为系统，亦称为系统。 环境（ surroundings）－ 与系统密 切相关、有相互作用或影响所能及 的部分称为环境。
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2014-11-6
功有多种形式，广义地看，各种形式的功都可表示为 强度性质与广度性质变化量的乘积。
机械功 体积功 电功 = 表面功
= F (力)×dl = -pe (外压)×dV (体积的改变) E (电动势)×dq (电量的改变) = (表面张力)×dA(表面积的改变)
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2014-11-6
将热力学第一定律和热力学第二定律这 两个能量变化的基本规律应用于化学变化及 相变化，由此找出在一定条件下，热平衡、 化学平衡及相平衡的规律，是化学热力学的 基本内容。
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2014-11-6
化学热力学在生产实践和科学研究中都具有重 大的指导作用。 例如在上世纪末，人们试图用石墨制造金刚石: C石墨 C金刚石 但无数次的实验均以失败而告终。后来通过热力学 的计算指出，只有当压力超过大气压力15000倍时 ，石墨才有可能转变成金刚石。人造金刚石的制造 成功，充分显示了热力学在解决实际问题中的重要 作用。
• 研究各种物理变化和化学变化过程中所
发生的能量效应； • 研究化学变化的方向和限度。
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第一课物理化学第一章(1)


四. 状态函数与状态方程
1. 状态函数 (1)定义：
体系状态的性质，即描述体系状态的宏观物理 量。(如T、P、V、 、、U、S、H和G等 )
(2) 状态函数的特点 a. 状态函数是状态的单值函数： ---- 状态定，状态函数的数值也确定；
b. 体系的始末态定，状态函数的变化值 也确定；
c. 体系恢复原态，状态函数也恢复原数值；
第三节.热力学第一定律
一. 热力学第一定律 二. 内能 三. 热力学第一定律的数学表达式
第三节.热力学第一定律
一. 热力学第一定律的文字描述
1. 自然界的一切物质都具有能量，能量 有各种不同形式，能够从一种形式转化 为另一种形式，但在转化过程中，能量 的总值不变。
2. 第一类永动机是不可能制成的。
(1).自由膨胀(free expansion)
( pe 0, dT 0) W pedV 0
(2). 等外压一次膨胀
( p2 pe p1 )
W


V2 V1
pedV

pe (V2
V1)

p2 (V2
V1 )
p1
( p1 ,V1 )
p2
( p2,V2 )
p2
结论：体系经历无限多次等外压膨
V1
V2 胀从1变化到2，再由无限多次等外
压压缩变回到1后，体系恢复原状的
同时，环境也恢复原状，而不留下
任何的痕迹，该过程为可逆过程。
∴上述的无限多次等外压膨胀与压缩过程 也称为理想气体的等温可逆膨胀和等温可 逆压缩过程。
V1
V2
V1 V3
V2
V1
V2
结论：上述的无限多次等外压膨胀与压缩过 程也称为理想气体的等温可逆膨胀和等温可 逆压缩过程。而等温一次膨胀、等温一次压 缩、等温二次膨胀、等温二次压缩与等温自 由膨胀均为热力学不可逆过程。

制药专业《物理化学1》教学大纲

《物理化学1》教学大纲课程编码：0413101103课程名称：物理化学1学时/学分：48/3先修课程：《大学物理》、《高等数学》、《无机化学》适用专业：制药工程开课教研室：物理化学教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是制药工程专业的必修专业基础课，是该专业的核心课程。

2．课程任务：通过本课程的学习，使学生了解物理化学研究问题的一些特殊方法（热力学方法、理想化模型等）及其中包括的一般科学方法；使学生熟悉物理化学的基本概念，掌握化学热力学原理，并具备利用物理化学知识和基本原理分析、解决相关实际问题的能力；为后续课程的学习和进一步掌握新的科技成果打下必要的基础。

二、课程教学基本要求通过本课程的学习，加深学生对先行课程的理解，并为专业课学习打好基础。

该课程重点要求学生掌握化学热力学原理及其处理问题的方法，了解学科的一些新进展；引导学生学习前人提出问题、思考问题和解决问题的方法；培养学生独立思考和独立学习的能力，提高学生的自学能力。

成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、期中考试等）（30%)。

成绩评定采用百分制，60分为及格。

三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求了解物理化学的研究内容和发展过程；掌握学习物理化学的方法；掌握物理量的表示及运算方法。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握学习物理化学的方法；掌握物理量的表示及运算方法。

3.教学重点和难点教学重点是物理量的表示及运算。

教学难点是物理量的表示及运算。

4.教学内容（1）物理化学 一门无处不在的学科主要知识点：物理化学的研究内容；物理化学的发展过程。

（2）学习物理化学的要求及方法主要知识点：领会每章的核心思想；掌握重要的概念、公式和定理；理论与实际相结合、学以致用。

（3）物理量的表示及运算主要知识点：物理量的表示；对数中的物理量；量值的计算。

第二章气体的pVT关系1.教学基本要求掌握理想气体状态方程、道尔顿定律、阿马加定律、范德华方程、对应状态原理；掌握应用普遍化压缩因子图进行真实气体p、V、T计算的方法。

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•2. 密闭体系(Closed System)。
•这种体系与环境之间不可能有物质的交换， 只可以有能量的交换。
•3. 隔绝体系，或孤立体系(Isolated System)。
•这种体系与环境之间既不可能有物质的交换， 亦不可能有能量的交换。
开体系 • 体系:水(l)+水(g), • 密闭体系 • 体系:水(l)+水(g)+热
三、 热力学平衡态
热力学平衡(thermodynamics equilibrium) 如果体系与环境之间没有任何物质
和能量交换，体系中各个状态性质又均 不随时间而变化，则称体系处于热力学 平衡态。热力学平衡态应当同时包括四 个平衡： 1. 热平衡(thermal equilibrium)。在体系 中没有绝热壁存在的情况下，体系各个 部分之间没有温度差T=0；
•2.机械平衡(mechanical equilibrium)。在体 系中没有刚壁存在的情况下，体系各部分之 间没有不平衡的力存在，即压力相同,p=0 ；
•3.化学平衡(chemical equilibrium)。在体系 中没有化学变化的阻力因素存在时，体系的 组成不随时间而变化；
•4. 相平衡(phase equilibrium)。在体系中各 个相(包括气，液，固)的数量和组成不随时间 而变化。
• 1.热力学的研究对象是具有足够大量质 点的体系，热力学只研究物质的宏观性 质，对于物质的微观性质即个别或少数 分子、原子的行为，无从作出解答。
• 2.热力学只需知道体系的起始状态和最 终状态以及过程进行的外界条件，就可 进行相应的计算，它不依赖于结构的知 识，亦无需知道过程进行的机理，这是 热力学所以能简易而方便地得到广泛应 用的重要原因。
•以后讨论的定态如不特别指明就是指体系处 于热力学平衡态。
四、 状态函数与状态方程
状态(State) 某一热力学体系的状态是体系的物理性 质和化学性质的综合表现。如果要描述一个体系 处于某一状态时，只能用体系的状态性质来描述。
例如：理想气体 用p,V,T和n来描述。溶液 用 p,c,T和n来描述
源+罩子中的一切, • 隔绝体系
二、体系的性质
体系的性质是 描述体系状态的物 理量称为状态性质，又称为状态函数 (State Function)或热力学变量。这些性 质都是宏观物理量，如质量(m)、温度 (T)、压力(p)、体积(V)、浓度(c)、密度
()、粘度() 、折光率(n)等等。
状态性质可以分为两类
• 但随着电能、化学能、辐射能及其它形 式的能量的发现和研究，它们亦逐渐地 纳入了热力学的研究范围。
热力学的基础 主要是建立在First Law and Second Law两个
经验定律的上的。
热力学第一定律和热力学第二定律: 1. 这两个定律是人们经验的总结，它不能从
逻辑上或用其它理论方法来加以证明，但 它的正确性已由无数次的实验事实所证实. 热力学基本原理在化学过程及与化学有关 的物理过程中的应用构成“化学热力学” (Chemistry Thermodynamics)这一门学科。
• 容量性质(Capacity properties)。这种性质的 数值与体系中物质的量成正比；这种性质在体 系中有加和性，即整个体系的容量性质的数值， 是体系中各部分该性质数值的总和。例如一个 瓶中气体的体积是瓶中各个部分气体体积的总 和，所以体积是体系的容量性质。其它尚有质 量、热容量等等亦是容量性质。
第二节 热力学基本概念
一、体系和环境
• (1) 体系和环境 • 体 系 (System)— 将 一
部分物体从其它部分 中划分出来，作为研 究的对象，这一部分 物体，称为“体系”。
• 环境(Surroundings)— 体系以外并与体系有 相互作用的部分。
•体系和环境之间，一定有一个边界，这边 界可以是实在的物理界面，亦可以是虚构的 界面。
章热力学定律
节 热力学概论 一、 热力学研究的对象和内容 热力学(thermodynamics)
研究能量相互转换过程中所应遵循的规 律的科学。它研究在各种物理变化和 化学变化中所发生的能量效应；
研究在一定条件下某种过程能否自发进
• 热力学在发展初期，只是研究热和机械 功之间相互转换的关系，这问题是随着 蒸汽机的发明和使用而被提出的。至于 其它形式的能量，最初不在热力学的研 究范围以内。
强度性质(Intensive Properties)。 这种性质的数值与体系中物质的量无关；在体
系中没有加和性，而是整个体系的强度性质 的数值与各个部分的强度性质的数值相同。 例如一个瓶中的 p总=p分， p总p分 所以压力是体系的强度性质。
其它强度性质尚有T，、等。
两个容量性质之比成为体系的强度性质，例如 =M/V , Vm=V/n , Cp,m=Cp/n。
•根据体系和环境之间交换物质和能量的不 同情况，热力学体系可分为三种:
•敞开体系(Open System)、密闭体系(Closed System)和孤立体系(Isolated System)
• 1. 敞开体系(Open System)。
• 这种体系与环境之间既可以有物质的交 换,亦可以有能量的交换。
化学热力学主要研究和解决的问题：
• 1.研究化学过程及与化学过程密切相关 的物理过程中的能量效应；
• 2.判断某一热力学过程在一定条件下是 否可能进行，确定被研究物质的稳定性， 确定从某一化学过程所能取得的产物的 最大产量等等。
• 这些问题的解决，无疑将对生产和科 学发展起着巨大的作用。
二、热力学的方法和局限性
• 但亦正是由于这个原因，热力学对过程之 能否自发进行的判断，就只是知其然而不 知其所以然，只能停留在对客观事物的表 面了解而不知其内在原因。
• 第三，在热力学所研究的变量中，没有时 间的概念，所以它不涉及过程进行的速率 问题。它只能说明过程能不能自发进行， 以及进行到什么程度为止，至于过程在什 么时候发生，以怎样的速率进行，热力学 无法预测。这些特点既是热力学方法的优 点，也是它的局限性。