物理化学核心教程第二版绪论PPT课件

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状态函数的两个重要特征
(1) 状态函数的数值随状态的改变而变化。 如始态Z1， 终态Z2，则改变量
ZZ2Z1
只与系统的始、终态有关，与历史无关
y
y=f (x)
Z
Z=f (x, y) y
y2 Z2
y1
x1 x2 x
Z1
y2 y1
x1 x2
x 16
(2) 状态函数具有全微分的性质：
d
XX xy
d
xXyx
d
y
例如，理想气体的封闭体系 Vf(T,p)
则有 dVV TpdTVpTdp
全微分的积分与积分途径无关
X X2dXX X
X1
2
1
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1.1.4 过程和途径
• 等温过程 • 等压过程 • 等容过程 • 绝热过程
T1= T2= Tex p1 = p2 = pex V1 = V2 Q=0
• 循环过程 X = 0
• 符号：系统得到功为正，对环境做 功为负
• 功不是状态函数，与过程有关 • 功分为体积功（W）和非体积功（W’）
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• 体积功：
当系统的体积变化
pex
时，系统反抗环境
压力所作的功。
V2
V
WpexV
对于微小过程
V1 (gas)
δWpexdV
☺小贴士：体积功中“反抗环境压力”的类比理解：将质量为m的
成正比，有加和性，例如：V、m等；
两种容量性质相除后就变为强度性质，例如： m/V
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• 系统的状态是系统所有性质的综合 表现
• 所有性质确定，则状态确定；
• 状态确定，则系统所有性质亦确定
• 确定状态下，各种性质之间是有关 系的：

dGT,PW≤'
对于变组成系统有
dGT,P=
B
B
过程
性质判据为
B
B
W '
dnB ，故变组成系统
dnB≤
式中：“＜〞代表不可逆过程；“=〞代表可逆过
化学势判据
2 自发方向及限制的判据
等温、等压下过程自发方向及限制的判据是
dGT,p≤0
由于dGT,P= B dnB，所以 B dnB 成了
自
B
B
发方向与限制的判据，即
所以对于定温定组成系统有
B p
=VB
T ,n
或
d
= VBdp
B
同样的方法可以证明对于定压定组成系统有：
B = -SB 或
T p,n
d B = - SBdT
以上是两个重要而且常用的关系式
活度及规范态
化学势和许多热力学量一样，其绝对值是不知 道的，可以确定的只是由于T、P、组成等性质的 变化而引起的变化值，而且我们所需求的也只是 其相对大小。所以,重要的问题是要为其选择一个 基线(base line)。
用B于 。
但须强调指出，由于化学势还有其他定义，
所以不应将化学势等同于偏摩尔量。
多组分〔多相〕系统热力学根本方程
dG = dT + dp + G T p,n
G p
T ,n
B
B
dnB
因 故 同理
= - S ； G
T p,n
G p
T ,n
=V
dG
=dF
SdT + VdpB +B = - SdT - pdVB
+B
dH = TdS + VdpB

的效率最大, 此效率与工作物质无关, 只与两热源的
温度有关, 此书的基本结论即为卡诺定理. • 卡诺当时是用热质论来证明卡诺定理的, 后来 Kelvin和Claudius对卡诺的工作进行了修正, 用热力
每次碰撞，小球的部分动能会转变为热能损失掉。 此过程的逆过程的发生几率极其微小。
第二定律的表述
19世纪英国卓越的科学家。 原名W.汤姆孙 (Wil-liaM ThoMson)，1824－1907。 英国政府于1866年封他为 爵士，1892年封为男爵， 称为开尔文男爵，以后他 就改名为开尔文。
• Kelvin:
• No process is possible in which the sole result is the absorption of heat from a reservoir and its complete conversion into work.
• 从单一热源取出热使之完全变 成功，而不发生其它变化是不 可能的。
风的走向
• 空气的流动形成风 • 风的流动：从高压处流向低压处
• 风的流动因磨擦将空气的势能变为 热能而散失。 • 风的逆向流动是不可能的。
电的输送
• 电流总是从电压高的一端流向电压低的 一端，即电子由电压低的一端流向电压 高的一端。
• 电子的流动须克服电路的电阻，其结果 是电能（功）转变为热能（电灯光等）。
水的流动
• 水自发流动的方向：
• 从地势高的地方流向低的地方 • 自发从低处流向高处是不可能的
• 水从长江源头流至东海，损失了势能， 放出了热能。
• 1m3水从沱沱河(5000m)流到崇明岛(0m)： • 热量＝势能＝5×107J＝13.9度电能 • 欲长江黄河的水倒流，除非能将损失的 热量收集起来，使之全部转化为功，并 还给河水。实际上这是作不到的。

胶体分散系
胶体分散系是指物质以微小的粒子分散在介质中所形成的体系。这些微小的粒子通常具有很大的表面 积和表面能，因此具有较高的稳定性。
稳定性
胶体分散系的稳定性取决于粒子间的相互作用和粒子的大小。如果粒子间的相互作用很强，或者粒子 的大小很小，则胶体分散系更加稳定。
07 环境化学
环境污染与生态平衡
当改变影响平衡的一个条件时，平衡 会向着减弱这种改变的方向移动。
勒夏特列原理
如果改变影响平衡的条件，平衡总是 向着减弱这种改变的方向移动。
酸碱平衡与沉淀溶解平衡
酸碱平衡
酸碱反应达到平衡时，溶液中的 氢离子和氢氧根离子浓度保持相 对稳定。
沉淀溶解平衡
难溶电解质在溶液中存在溶解和 沉淀的平衡状态，其平衡常数称 为溶度积。
反应机理与速率控制步骤
总结词
反应机理揭示了反应如何发生，而速率控制步骤决定 了整个反应的快慢。
详细描述
反应机理是化学反应的具体过程，包括各步反应的中间 产物和能量变化。通过了解反应机理，可以更好地理解 反应的本质。速率控制步骤是决定整个反应快慢的关键 步骤，控制了整个反应的速率。
温度对反应速率的影响
物理化学核心教程电 子课件
目录
CONTENTS
• 物理化学概述 • 热力学基础 • 化学动力学 • 化学平衡 • 物质结构基础 • 表面与胶体化学 • 环境化学
01 物理化学概述
物理化学的定义与重要性
定义
物理化学是研究物质在物理变化 和化学变化中表现出来的物理性 质和化学性质及其相互作用的科 学。
重要性
物理化学在科学、工程、技术、 医药等领域中具有广泛的应用， 是化学、化工、材料科学、环境 科学等学科的基础。
物理化学的发展历程

万有引力定律
任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。 该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离 的平方成反比。
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内（或者不受 其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（ 包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机 械能的总能量保持不变。
04
动量守恒与能量守恒
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
热力学第二定律的数学表达式
对于可逆过程，有dS=(dQ)/T；对于不可逆过程，有dS>(dQ)/T，其中S表示熵，T表 示热力学温度。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律揭示了自然界中宏观过程的方向性，指出了与热现象有关的实际宏观过 程都是不可逆的。同时，它也提供了判断这些过程进行方向的原则。
刚体的定轴转动中的功与能
转动功
力矩在转动过程中所做的功叫做“转动功”，它等于力矩与角位 移的乘积。
转动动能
刚体定轴转动的动能叫做“转动动能”，它等于刚体的转动惯量与 角速度平方的一半的乘积。
机械能守恒
在只有重力或弹力做功的情况下，刚体的机械能守恒，即动能和势 能之和保持不变。
06
热学基础
温度与热量
磁场的基本概念
01
磁场的定义
磁场是一种物理场，由运动电荷或电流产生，对放入其中的磁体或电流
有力的作用。
02
磁感线
用来形象地表示磁场方向和强弱的曲线，磁感线上某点的切线方向表示
该点的磁场方向。
03
磁场的性质
磁场具有方向性、强弱性和空间分布性。
安培环路定理与毕奥-萨伐尔定律
01

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9.1 表面自由能和表面张力
1. 表面现象及其本质 2. 表面自由能 3. 表面张力
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9.1.1 表面现象及其本质
什么是表面?
凝聚态(液态、固态)物质与其饱和蒸气达成平 衡时，在两相紧密接触、约有几个分子厚度的过渡 区，称为该凝聚态的表面（surface）。
p0 ps
R'
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9.2.2 Young-Laplace 公式
V 4 R'3
3
A 4 R'2
dV 4 R'2dR'
dA 8 R'dR'
代入 psdV dAs
得
ps
2
R'
p0 ps
R'
这就是Young-Laplace 公式的特殊形式
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9.2.3 毛细管现象
什么是毛细管现象? 当把毛细管插入液体中,管中液面会高于或
低于管外的平面 植物依赖毛细管吸取土壤中的水分和养料 在低于饱和的蒸汽压力下,毛细管中就有液
体凝聚等等。 产生毛细管现象的原因?
在弯曲表面上有附加压力存在,使弯曲表面 的饱和蒸汽压与平面不同。 毛细管现象与哪些因素有关?
9.1.2 表面自由能
在等温、等压和组成不变的条件下，环境对系 统做的可逆表面功就等于系统自由能的增加值
Wf,R dAs
则表面自由能为
Wf,R G
G dAs
G As
T , p,nB