物理化学全英课件

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)

的化学势相等。
相平衡状态
当单组分系统满足相平衡条件时 ，系统将处于一种稳定状态，各
相之间不会发生相互转化。
二组分系统的相平衡
定义
二组分系统是由两种不同物质组成的系统，其相平衡是指这两种 物质在气、液、固三相之间达到平衡状态的过程。
相平衡条件
二组分系统的相平衡需要满足一定的条件，如温度、压力、各相的 化学势以及两种物质的摩尔分数相等。
平衡常数的定义
在一定温度下，可逆反应达到平 衡时各生成物浓度的系数次幂的 乘积与各反应物浓度的系数次幂
的乘积之比。
平衡常数的表达式
根据化学反应方程式的书写方式不 同，平衡常数的表达式也不同。
平衡常数的意义
表示反应正向进行的程度，平衡常 数越大，反应正向进行的程度越大 。
化学反应的等温方程式
等温方程式的定义
电化学
05
电导和电导率
电导
表示物质导电能力的物理量，定 义为当施加电场时，单位时间内 通过单位面积的电流。
电导率
表示物质导电能力的参数，定义 为电导与物质厚度的比值。
电极电势和电池反应
电极电势
表示电极上发生的氧化或还原反应的 难易程度，与电极反应的自由能变化 有关。
电池反应
由两个电极反应组成的可逆反应，其 总反应为两电极反应的相反数之和。
了解反应达到平衡时的物质组成，为 实际生产和科学实验提供理论依据。
平衡组成的计算方法
通过代入化学反应方程式和平衡常数 表达式，解出各物质的平衡浓度或分 压。
相平衡
04
单组分系统的相平衡
定义
单组分系统是由一种物质组成的 系统，其相平衡是指该物质在气 、液、固三相之间达到平衡状态
的过程。

Chapter 5 The Second Law: The
machinery
2024/1/10
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Chapter 5 The Second Law: The machinery
Combining the First and Second Laws
5.1 The fundamental equations 5.2 Properties of the internal energy Properties of the Gibbs energy 5.3 General considerations 5.4 The variation of the Gibbs energy with temp. 5.5 The variation of the Gibbs energy with pressure
G f (T , p) compare with
dG
G T
p
dT
G p
T
dp
dG SdT Vdp
G T
p
S
;
G p
T
V
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Chapter 5 The Second Law: The machinery
5.2 Properties of the internal energy
P T V
nR V nb
T
nRT
nRT
an2
V nb V nb V 2
an2 V2
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(c) The variation of U、H and S with T
U T
V
CV
nCV ,m
H T
p
Cp
nC p,m

摩尔电导率： m
Ω –1 Ω –1 . m –1 Ω –1 . m2 . mol –1

c

GK K c R c
二、电导的测定： ①惠斯通 Wheatstone 交流电桥：
D Rs A R1 C Rx R2 B
C、D 间电流为 0，电位相等 电桥达到平衡：
Rs R AC 1 Rx R2 CB
Gx
1 1 AC Rx Rs CB
②电导(率)仪： 完全不同于交流电桥，它是基于电阻分 压原理的一种不平衡测量方法。稳压器输出稳定的直流电 压，供振荡器和放大器使用。振荡器输出的电压不随电导池 电阻 Rx 的变化而改变，从而为电阻分压回路(由电导池 Rx 和 测量电阻箱 Rs 串联而成)提供一个稳定的音频标准电压 E。
二、离子强度 ionic strength
在稀溶液中，影响 γ± 的因素主要是浓度和价型。
I
1 bi zi2 2 i
lg
I
(P17)例: 试分别求算下列溶液的离子强度I和质量摩尔浓度b之间的关系：KCl、 MgCl2、FeCl3、ZnSO4、Al2(SO4)3。 (P18)例: 同时含0.1 mol . kg –1 KCl和0.01 mol . kg –1 BaCl2的水溶液，其离子强 度是多少？
三、德拜—休克尔极限公式 Debye-Hückel’s limiting law
(P19)例: 用德拜—休克尔极限公式计算25℃时 b = 0.005 mol . kg –1 ZnCl2 水溶液中，ZnCl2的γ±、b±、a±、a、γ。
例: 试用德拜—休克尔极限公式计算25℃时BaSO4在 (1)纯水；(2)0.01 mol . dm –3 ZnCl2；(3)0.01 mol . dm –3 Na2SO4中的溶解度。 已知BaSO4在水中的溶度积Ksp = 0.916×10 –10 。 例: 试比较AgCl在下列液体中的溶解度： (a)H2O (b)0.1cø NaNO3 (c) 0.1cø NaCl (d) 0.1cø Ca(NO3)2

强调实验过程中可能存在的安全隐患，并 提供相应的防范措施，确保实验安全。
实验数据处理与分析
数据记录与整理
及时、准确地记录实验数据， 并按照要求整理成表格或图表
，以便后续分析。
数据处理方法
选择合适的数据处理方法，如 平均值、中位数、众数等，对 数据进行处理，以便更好地反 映实验结果。
数据分析与解释
对处理后的数据进行深入分析 ，挖掘数据背后的规律和意义 ，并对实验结果进行解释和讨 论。
重要性
物理化学对于理解化学反应的本 质、推动化学工业的发展、促进 新材料的研发等方面具有重要意 义。
物理化学的发展历程
早期发展
物理化学作为一门学科，起源于19 世纪中叶，随着热力学、统计力学和 电化学等分支的建立和发展，逐渐形 成完整的学科体系。
现代进展
进入20世纪后，物理化学在理论和实 践方面都取得了重大进展，如量子化 学、分子动态学、生物物理化学等领 域的突破和创新。
实验方法习题及答案解析
总结词
提高实验设计和操作能力
详细描述
针对物理化学实验中的基本方法和操作，设计了一系列 习题。这些习题要求学生设计实验、选择合适的仪器和 试剂、记录和处理数据等。答案解析详细解释了每道题 目的解题思路和答案，帮助学生提高实验设计和操作能 力，培养科学素养。
THANKS
感谢观看
数据误差分析
分析数据误差的来源和影响， 提高实验结果的准确性和可靠
性。
实验误差与实验结果评价
误差来源分析
分析实验过程中可能产生的误差 来源，如测量误差、操作误差等 ，并评估其对实验结果的影响。
误差控制与减小
采取有效措施控制和减小误差，提 高实验结果的准确性和可靠性。

解：M甲烷 ＝ 16.04×10－3 kg · mol-1
m pM ρ V RT 3 3 200 10 16.04 10 kg m3 8.315 (25 273.15) 1.294 kg m3
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§1.1 理想气体状态方程
物理化学简 介
绪论
0.1 物理化学——一门无处不在的学科 0.2 学习物理化学的要求及方法 0.3 物理量的表示及运算
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0.1 物理化学——一门无处不在的学科
何谓物理化学 (Physical Chemistry) ？
物理化学 是从物质的物理现象与化学现象的联系入 手，探求化学变化基本规律的一门学科。 “用物理的理论、物理的实验手段”， 探求化学变化基本规律的一门学科。 •目的 主要是为了解决生产实践和科学实验中向 化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，
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0.2 学习物理化学的要求及方法
课程特点
“三多一复杂”
•学习要求
概念多 理论多 公式多 计算复杂
学习物理化学课程与其他课程的学习既有相同点 也有不同点。物理化学课程综合性强，各章节既有 联系又相对独立。因此，学习时切忌死记硬背。
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0.2 学习物理化学的要求及方法
•学习要求
1. 多动脑
多给自己提问，多问几个为什么，如：前人提出 问题和解决问题的思路和方法有什么可取之处，有什 么局限性，方法是否严谨？结论是否可靠？你能否找 出例外情况？
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0.1 物理化学——一门无处不在的学科
① 宏 观
微 观
只有深入到微观，研究分子、原子层次的规律，才能 了解结构与性质的关系，掌握化学变化的本质。 宏观 介观 微观 (看得见的物体) (纳米材料) (原子、分子)
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▪ Surroundings （环境） ▪ State （状态） ▪ State function（状态函数） ▪ Path （路径） ▪ Process （过程） ▪ Isothermal process （等温~） ▪ Isobaric process （等压~ ） ▪ Isochoric process （等容~ ）
•Extensive property （广度性质）
volume weight heat capacity （热容） internal energy (内能)
•Intensive property （强度性质） temperature pressure density viscosity （粘度）
• Thermochemistry （热 化学） • Thermochemistry equationbb • Thermochemistry cycle • Exothermic reaction （放热反应） • Endothermic reaction （吸热反应）
• Heat of reaction （反应热） • Heat of formation （生成热） • Heat of combustion （燃烧热） • Heat of solution （溶解热） • Integral heat of solution（积分溶解热） • Differential heat of solution（微分溶解热） • Heat of sublimation（升华热） • Heat of liquefaction （液化热） • Heat of neutralization （中和热） • Heat of mixing （混和热） • Heat of hydration （水化热）

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OA 是气-液两相平衡线 即水的蒸气压曲线。它 不能任意延长，终止于临界点。临界点 T=647K, p=2.2×107Pa，这时气-液界面消失。高于临界温度， 不能用加压的方法使气体液化。
OB 是气-固两相平衡线 即冰的升华曲线，理论上可 延长至0 K附近。
OC 是液-固两相平衡线 当C点延长至压力大于
属于此类的体系有：H 2O-HN 3,H 2 O O-H等C。l在标 准压力下，H2O-HC的l 最高恒沸点温度为381.65 K， 含HCl 20.24，分析上完整常版课用件pp来t 作为标准溶液。 20
杠杆规则 Lever Rule
在p-x图的两相区，物系点O代表了体系总的 组成和温度。
通过O点作平行于横坐标 的等压线，与液相和气相线分 别交于M点和N点。MN线称 为等压连结线（tie line）。
如图所示，是对拉乌尔 定律发生正偏差的情况，虚 线为理论值，实线为实验值。 真实的蒸气压大于理论计算 值。
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如图所示，是 对拉乌尔定律发生 负偏差的情况，虚 线为理论值，实线 为实验值。真实的 蒸气压小于理论计 算值。
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2. p-x图 和 T-x图 对于二组分体系，K=2，f =4-Φ。φ至少为1，
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精馏
精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热 区，温度最高；塔顶温 度最低。
精馏结果，塔顶 冷凝收集的是纯低沸 点组分，纯高沸点组 分则留在塔底。
精馏塔有多种类型，如图所示是泡罩式精馏
塔的示意图。
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26完整版课件ppt来自27体系自身确定。
H2O的三相点温度为 273.16 K，压力为

Chapter 4 The Second Law: The concepts
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Chapter 4 The Second Law: The concepts
In this chapter we will discuss : • The origin of the spontaneity
The Second Law of thermodynamics
Clausius expression • Heat can not be
transferred automatically from a cold object to a hot without any effect to the surroundings.
• Balls rolls down along the slope road.
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Chapter 4 The Second Law: The concepts
4.1 the dispersal of energy
The puzzling things are that something collapse into disorder can result the formation of such ordered substances as crystals or proteins. But in these cases, the organized structures can emerge as energy and matter disperse.
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Chapter 4 The Second Law: The concepts

Qc ' Tc β= = W Th − Tc
式中W表示环境对体系所作的功。
卡诺定理
“所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机， 所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机， 所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机 其效率都不能超过可逆热机的热效率” 其效率都不能超过可逆热机的热效率” ——可逆热机的热效率最高 可逆热机的热效率最高 设：ηR，ηI分别为 可逆热机和任意热机效率 证明： 证明：ηR >ηI
克劳修斯Rudolf Julius Enmanvel Clausius
第一个找到普适的判据判断自 发过程的方向
1822年生于普鲁士的克斯林 1850年与 Wllliam John Ma-Zquorn Rankine 分别独立表述热与机械功的普 遍关系，提出蒸汽机的理想的热力学循 环---兰金-克劳修斯循环 发表《论热的动力以及由此推出的关于 热学本身的诸定律》 1854 年发表《力学的热理论的第二定律 的另一种形式》，给出热力学第二定律 的数学表示式。 1857年发表《论我们称之为热的那种运 动》，分子运动论 1865年发表《力学的热理论的主要方程 之便于应用的形式》，定义熵函数。
熵的引出
用一闭合曲线代表任意可逆循环。 在曲线上任意取A，B两点，把循环分成A→B和 B→A两个可逆过程。 根据任意可逆循环热温商的公式：
δQ ∫ ( T )R = 0
可分成两项的加和
A δQ δQ ∫A ( T )R1 + ∫B ( T )R 2 = 0 B
熵的引出
移项得：
B δQ δQ ∫A ( T )R1 = ∫A ( T )R2 B
卡诺定理的推论
“ 所 有工 作于同温 热 源与同温 冷源 间的可 逆 热机， 其可逆热机的效率相等” 热机 ， 其可逆热机的效率相等”