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大学期末考试物理化学课件绪论

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物理化学 第一章 绪论气体

物理化学 第一章 绪论气体
6. 界面与胶体科学：界面与高分散系统的热力学规 律
物理化学讲课的内容
第一章 气体的pVT关系 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学第二定律 第四章 多组分热力学 第五章 相平衡
3-10周 讲课 40 h
第六章 化学平衡 第七章 电化学 第八章 化学动力学 第九章 界面现象与
描述真实气体的 pVT 关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压缩因子Z 它们的共同特点是在低压下均可还原为理想气体状态方程
1. 真实气体的 pVm - p 图及波义尔温度
T > TB
pVm - p曲线都有左图所示三种
c
T4
说明Vm(g) 与Vm(l)之差减小。
l2 l1
l
g2 g1
T3
Tc
TT12gg´´12 g
T = Tc时， l – g 线变为拐点c c：临界点 ；Tc 临界温度； pc 临界压力； Vm,c 临界体积
Vm
临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，界
面消失气态、液态无法区分，此时：
V p m Tc 0 ,
类型。
pVm
T = TB T < TB
(1) pVm 随 p增加而上升； (2) pVm 随 p增加，开始不变， 然后增加
p 图1.4.1 气体在不同温度下的 pVm－p 图
(3) pVm 随 p增加，先降后升。
T > TB T = TB
对任何气体都有一个特殊温度 -
波义尔温度 TB ，在该温度下，压
（密闭容器）
水
乙醇
苯
t / ºC 20 40 60 80 100 120

物理化学概述-绪论

物理化学概述-绪论

现代化学键理论的形成 量子力学的兴起
结构化学形成 量子化学形成
⑶计算化学（Computational chemistry）时期
20世纪60年代，随着大容量高速电子计算机的发展，物理化学 的新生长点诞生——量子化学计算方法的研究。其中严格计算的 从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法 的出现，扩大了量子化学的应用范围，提高了计算精度。
李远哲 J.C.Polanyi
1887年，自物理化学作为一门学科的正式形成后，大体经过了 三个时期的发展。
⑴化学热力学时期
19世纪中后期到20世纪初，物理化学家把热力学第一定律、第二定律 被广泛应用于各种化学体系进行研究，促使化学热力学蓬勃发展。
1867年，美国物理化学家Gibbs 通过对对多相平衡体系的研究提出了 相律。
美国化学家理查德·R·施罗克(Richard R. Schrock )其研究 主要从有机化学及无机化学的角度研究高氧化态金属配合物、相 关的催化反应及其催化机理。因其在烯烃复分解 反应的贡献，成为2005年诺贝尔化学奖获得者之 一。
美国化学家罗杰·科恩伯格(Roger D.Kornberg) 通过一系列的转录相关复合物（RNA聚合酶II、模 板DNA、合成出的mRNA、核苷酸、调控蛋白）的晶 体结构，从分子水平上帮助人们深入地理解真核转 录的分子机制。成为2006年诺贝尔化学奖获得者。
计算化学的发展，使定量的计算扩大到原子数较多的分子，并 加速了量子化学向其它学科的渗透。
1928～1933年，许莱拉斯、詹姆斯和库利奇计 算 He、H2，得到了接近实验值的结果。70 年代 又对它们进行更精确的计算，得到了与实验值几 乎完全相同的结果。
以色列化学家阿龙·切哈诺沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉 姆·赫什科(Avram Hershko)和美国化学家欧文·罗斯（Irwin Rose），在20世纪70—80年代发现泛素调节的蛋白质降解，揭示 了泛素调节的蛋白质降解机理，指明了蛋白质降解研究的方向， 成为2004年诺贝尔化学奖获得者。

物理化学全套课件 完整版

物理化学全套课件 完整版
物理化学
Physical Chemistry
1
绪论
Preface
2
一、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学 化学 物理化学
生物化学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支 3
温度变化 压力变化 体积变化 状态变化
热
电
化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可 分
物理学
光
磁
热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
М В Ломоносов 8
十九世纪中叶形成：
1887年俄国科学家W.Ostwald（1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志” 。
W. Ostwald
J. H. van’t Hoff
(1853～1932)
(1852～1911)
理想气体定义： 服从 pV=nRT 的气体为理想气体 或服从理想气体模型的气体为理想气体
（低压气体）p0 理想气体
20
3. 摩尔气体常数 R mole gas constant R
R 是通过实验测定确定出来的
例：测300 K时，N2、He、 CH4 pVm ~ p 关系，作图
p0时：
5000
（1）分子间力
吸引力 分子相距较远时，有范德华力；
排斥力 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。
E吸引 －1/r 6
E排斥 1/r n
Lennard-Jones理论：n = 12
E总

E吸
引＋E排
斥＝
－A r6

B r 12
式中：A－吸引常数；B－排斥常数

《物理化学概论》PPT课件

《物理化学概论》PPT课件


0.3 物理化学的建立与发展
十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化
定律。俄国科学家罗蒙诺
索夫最早使用“物理化学
”这
一术语。
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2020/11/7
0.3 物理化学的建立与发展
十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald （1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911） 合办了第一本“物理化学杂志” （德文）。
2020/11/7
化学学科的发展趋势
(5)从研究平衡态到研究非平衡态 经典热力 学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然 而对处于非平衡态的开放体系的研究更具有 实际意义，自1960年以来，逐渐形成了非平 衡态热力学这个学科分支。
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2020/11/7
0.5 物理化学课程的学习方法
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諺蕵綔廸伔瘻筆曰騏櫨汐韁懢檪
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0.1 物理化学的目的和内容
物理化学 从研究化学现象和物理现象之间 的相互联系入手，从而探求化学变化中具有普 遍性的基本规律。在实验方法上主要采用物理 学中的方法。
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2020/11/7
0.1 物理化学的目的和内容

2024年度-大学物理化学经典课件1

2024年度-大学物理化学经典课件1
10
03 热力学第二定律
11
热力学第二定律的表述
01
不可能从单一热源吸热并全部用来做功，而不引起 其他变化。
02
对于可逆过程，系统和外界的熵不变；对于不可逆 过程，系统的熵增加，这就是熵增加原理。
03
自然界中的一切自发过程都具有方向性，即不可逆 性。
12
熵与熵增原理
01 熵是描述系统混乱程度的物理量，用符号S表示 。
胶体溶液的稳定性与聚沉
胶体溶液的稳定性取决于粒子间的相互作用力以 及粒子与分散介质之间的相互作用。当粒子间的 相互作用力大于粒子与分散介质之间的相互作用 时，胶体溶液会发生聚沉现象。
胶体溶液的光学性质
胶体溶液具有丁达尔效应、Tyndall效应等光学性 质，这些性质与胶体粒子的散射作用有关。
胶体溶液的应用
等压过程
压力不变的过程，此时 ΔP = 0。等压过程中，吸收的热量一部分用 于增加内能，另一部分用于对外做功。
绝热过程
系统与环境之间没有热量交换的过程。绝热过程中，内能的变化只能 通过做功来实现。
循环过程
系统从某一状态出发，经过一系列变化后回到原始状态的过程。循环 过程中，内能的变化为零，吸收的热量等于对外做的功。
内能
系统内所有分子的动能和势能之和称为内能。
热力学第一定律
3
热量和功的代数和等于系统内能的增量。即 ΔU = Q + W，其中 ΔU 表示内能增量，Q 表示吸 收的热量，W 表示对外做的功。
9
热力学第一定律的应用
等容过程
体积不变的过程，此时 ΔV = 0，W = 0。因此，等容过程中吸收的 热量全部转化为内能增量。
。
03
生态系统和人类社会

物理化学(二)期末总复习提纲PPT课件

物理化学(二)期末总复习提纲PPT课件
A. 增加反应物A的浓度 B. 增大反应速率 C. 控制适当的反应温度 D. 控制适当的反应时间
lnk
根据右图回答问题：
9.
有一平行反应A + B
k1 k2
C D,E1 NhomakorabeaE2,
k1 k2 。_______温度可提高主产品C
的产率。
反应2 反应1
2020/3/19
9
1/T
❖ 六、稳态近似与平衡态近似
1.会用平衡近似法或者稳态近似法推导反应机理 2.稳态近似处理是有条件的，不是任何物质都适用 3.平衡近似与稳态近似不能直接转化
2020/3/19
15
推论2
➢ 对液相反应：
k1 Kθ (cθ ) B k2
ln{k1} ln{k2} ln Kθ B ln{cθ }
d
ln K θ dT
r
H
θ m
RT 2
E1 RT 2
E2 RT 2
r
H
θ m
RT 2
➢ 对气相反应：
E1 E2 rHθm
k1 k2
Kθ
pθ RT
B
ln{k1} ln{k2} ln Kθ
B
ln
pθ R
B ln{T}
E1
RT2
E2 RT2
r Hθm RT2
0
B
T
E1
E2
r
H
θ m
B
RT
rU
θ m
结论：正、逆反应的活化能之差等于反应热——推论2
2020/3/19
16
动力学反应理论：
❖ 碰撞理论和活化络合理论 ❖ 化学反应的活化能、阈能、活化焓和能垒 ❖ 复杂反应表观速率常数与活化能的计算

物理化学第四版课件

溶液常常作为化学反应的介质， 可以影响化学反应速率和反应机
理。
物质分离与提纯
利用溶液的依数性可以进行物质 的分离与提纯，例如渗透压法、
蒸馏法等。
相平衡的应用
相平衡在化工、制药、材料等领 域有广泛的应用，例如通过相图 可以了解药物在不同温度和压力 下的稳定性，指导药物制备和储
存。
05
化学平衡与化学分析
物理化学的研究内容与学习方法
研究内容
物理化学包括化学热力学、化学动力学、表面与胶体化学、量子与统计力学等 分支，涉及物质性质、反应机制和调控手段等方面。
学习方法
学习物理化学需要掌握基本概念和原理，注重实验技能的培养，善于运用数学 工具进行计算和分析，同时要关注学科前沿动态，培养创新思维和解决问题的 能力。
化学分析中的误差与数据处理
误差的分类
系统误差、偶然误差和过失误差。
误差的表示方法
绝对误差和相对误差。
数据处理方法
有效数字的修约、平均值的计算、标准偏差 和变异系数的计算等。
提高分析准确度的方法
选择合适的分析方法、减小测量误差、消除 干扰因素等。
06
电化学基础与应用
电化学基本概念与电池反应
电极电位与电池电动势
电极电位是电极与溶液界面上电荷分布的结果，而电池电动势是 电池反应的驱动力。
电池反应与热力学
电池反应是氧化还原反应，其热力学可由吉布斯自由能变化来描述 。
电池分类
根据电极材料和电解质类型，电池可分为多种类型，如干电池、铅 酸蓄电池、锂离子电池等。
原电池与电解池的设计与应用
原电池设计
原电池是将化学能转化为 电能的装置，其设计需要 考虑电极材料、电解质、 电流密度等因素。

《物理化学C绪论》PPT课件

1、真实气体的液化和临界参数等基本概念
真实气体在温度↘，压力↗时可以液化，理想气体则不能液化。
饱和蒸气：处于气液平衡时的气体。
饱和蒸气压：在一定温度下，与液体成平衡的饱和蒸气
具有的压力。
相对湿度：大气中水蒸气的压力达到其饱和蒸气压时的
情况，称为相对湿度为100%。
临 临界温度：使气体能够液化所允许的最高温度。Tc或tc
物理化学
上册
下册
• 第一章 气体的 pVT关系 • 第七章 电化学
• 第二章热力学第一定律 • 第八章量子力学基础
• 第三章热力学第二定律 • 第九章统计热力学初步
• 第四章多组分系统热力学 • 第十章界面现象
• 第五章化学平衡
• 第十一章化学动力学
• 第六章相平衡
• 第十二胶体化学
Tel: 15255514456
• 物理化学是化学中最活跃的学科分支。
h
6
物理化学的学习方法
h
7
物理化学的量和单位
1. 构成
物理量＝数值×单位 2. 几点规则： x包括数值和单位 同量纲时可用＋－＝运算 列表和作图时更要注意单位的书写 lnx,ex中的x是无量纲的纯数
h
8
第一章 气体的 pVT关系 The Properties of Gases
理想气体状态方程 pVm = RT 实质是：（分子间无相互作用时气体的压力）×（1mol气体分子 的自由活动空间）＝RT
范德华方程 （ a , b 是范 德华常数 ）
h
20
范德华方程与临界参数的关系(范德华常数 a , b 的计算）
h
21
第一次作业：4、5、14、15
h
22
§1.4 对应状态原理和普遍化压缩因子图

物理化学1.1 绪论85页PPT

15
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
17
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’）
22
• 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
12
• 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：

《物理化学》(天津大学)课件 绪论

1
物理化学形成于十九世纪下半叶，那时的资本主 义在蒸汽机的带动下驶入了快速行进的轨道，科学与技术 都在这一时期得到了高度发展，自然科学的许多学科，包 括物理化学，都是在这一时期发展建立起来的。
十八世纪中叶罗蒙诺索夫首先提出物理化学一词； 1887年 Ostwald(德)和 Vant Hoff(荷)创办

22.4 dm 3 mol
1
12
SUCCESS
THANK YOU
2020/2/8
<<Journal of Physical Chemistry>>。 从此“物理化学”这个名词逐渐被普遍采用。
2
化学从一开始就与工业生产、国民经济紧密相联。
例如：钢铁的冶炼；
转。
煤炭燃烧产生能量带动蒸汽机的运
这些推动人类历史发展的重要动力都是通过化学 反应来实现的。
人们最关心的化学问题：
怎样通过化学反应来生产产品和获取能量？
10
§0.3 物理量的表示及运算
1. 物理量的表示
物理量＝数值单位
(数值为没有单位的纯数)
1) 物理量X包括数值和单位
例：T 298 K
p 101.325
kPa
同量纲的可用＋，－，＝运
算 2) 作图列表时应用纯数 ln(p/kPa)
例：以 lnp ~ 1/T 作图
K/T
11
2. 对数中的物理量
8
化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学
— —构成物理化学的四大基础
上册
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第一章 气体的pVT关系 第七章 电化学
第二章 热力学第一定律 第八章 量子力学基础
第三章 热力学地二定律 第九章 统计热力学初步
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§0.1 物理化学的建立与发展
(3) 从静态到动态 热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断 变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研 究化学反应的动态问题。 分子反应动力学已成为非常活跃的学科。
§0.1 物理化学的建立与发展
(4) 从定性到定量 随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数 据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进 行定量监测，做原位反应，如：
§0.1 物理化学的建立与发展
(1) 从宏观到微观
只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规
律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。
宏观 (看得见的物体)
介观 (纳米材料)
微观 (原子、分子)
纳米
粒子 膜 丝 管
§0.1 物理化学的建立与发展
(2) 从体相到表相 在多相系统中，化学反应总是在表相上进行。 随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程， 推动表面化学和多相催化的发展。
IR FT-IR ESR NMR ESCA
利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。
§0.1 物理化学的建立与发展
(5) 从单一学科到边缘学科
化学学科 内部及与其他 学科相互渗透、 相互结合，形 成了许多极具 药学 生命力的边缘 学科，如：
计算
材料
计算 化学
材料 化学
药物 化学
生物
化学
化学
天体 化学
热
电
化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可
物理分 学
光
磁
§0.2 物理化学的目的和内容
物理现象
化学现象
物理化学
用物理的理论和实验方法 研究化学变化的本质与规律
§0.2 物理化学的目的和内容
物理化学主要研究
（1）化学变化的方向和限度问题 各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化
的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。 （2）化学反应的速率和机理问题 外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对
§0.2 物理化学的目的和内容 什么是物理化学?
研究所有物质系统的化学行为的原理、规律 和方法的学科。
涵盖从宏观到微观与性质的关系、规律、化 学过程机科领域的理论基础。
§0.2 物理化学的目的和内容
什么是物理化学?
温度变化 压力变化 体积变化 相态变化
绪论
§0.1 物理化学的建立与发展 §0.2 物理化学的目的与内容 §0.3 物理化学的研究方法 §0.4 物理化学课程的学习方法
§0.1 物理化学的建立与发展
18世纪开始萌芽：
从燃素说到能量守 恒与转化定律。
俄国科学家罗蒙诺 索夫(1711－1765)最 早使用“物理化学” 这一术语。
М В Ломоносов
反应速率的影响。这属于化学动力学的范畴。 （3）物质结构与性能之间的关系
研究这类问题有结构化学和量子化学两个分支
§0.3 物理化学的研究方法
采用归纳法和演绎法这一对逻辑方法。
按照“实践―认识―再实践―再认识”的形 式，往复循环以至无穷。
常用的研究方法有： 实验的方法、归纳和演绎的方法、模型化 方法、理想化方法、假设的方法、数学的 统计处理方法等等。
§0.1 物理化学的建立与发展
1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H. van’t Hoff 合办的《物理化学杂志》 (德文）创刊。
W. Ostwald (1853－1932)
J. H. van’t Hoff (1852－1911)
§0.1 物理化学的建立与发展
20世纪前期迅速发展 新测试手段和
新数据处理方法不 断涌现。
形成了许多 新的分支领域， 如：
胶
化
体
学 动 力 学
化 学
量 子 化 学
热化学 物理化学 化学热力学
电化学 催 化
作 用
溶 液 化
结 构
界面化学
化
学
学
§0.1 物理化学的建立与发展
20世纪中叶后发展趋势和特点： (1) 从宏观到微观 (2) 从体相到表相 (3) 从静态到动态 (4) 从定性到定量 (5) 从单一学科到边缘学科 (6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究
§0.4 物理化学课程的学习方法
（1）扩大知识面，打好专业基础 （2）提高自学能力，培养独立工作能力
1.抓住每章重点; 2.掌握主要公式的物理意义和使用条件; 3.课前自学，认真做笔记，及时复习; 4.注意章节之间的联系，做到融会贯通; 5.重视做习题，培养独立思考的能力，检查自 己对课程内容的掌握程度。
医用 化学
生物
天文
医学
§0.1 物理化学的建立与发展
(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究 平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的 系统，主要研究封闭系统或孤立系统。 对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有 实际意义。自1960年以来，逐渐形成了非平衡 态热力学这个学科分支。
Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个 学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。