物理化学资料公式
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物理化学公式集热力学第一定律功:δW=δW e+δW f(1)膨胀功δW e=p外dV 膨胀功为正,压缩功为负。
(2)非膨胀功δW f=xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW(机械功)=fdL,δW(电功)=EdQ,δW(表面功)=rdA。
热Q:体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律:△U=Q—W 焓H=U+pV理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容C=δQ/dT(1)等压热容:C p=δQ p/dT=(∂H/∂T)p(2)等容热容:C v=δQ v/dT=(∂U/∂T)v常温下单原子分子:C v,m=C v,m t=3R/2常温下双原子分子:C v,m=C v,m t+C v,m r=5R/2等压热容与等容热容之差:(1)任意体系C p—C v=[p+(∂U/∂V)T](∂V/∂T)p(2)理想气体C p—C v=nR理想气体绝热可逆过程方程:pVγ=常数TVγ-1=常数p1-γTγ=常数γ=C p/ C v理想气体绝热功:W=C v(T1—T2)=(p1V1—p2V2)理想气体多方可逆过程:W=(T1—T2)热机效率:η=冷冻系数:β=-Q1/W可逆制冷机冷冻系数:β=焦汤系数:μJ-T==-实际气体的ΔH和ΔU:ΔU=+ΔH=+化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p=Q V+ΔnRT当反应进度ξ=1mol时,Δr H m=Δr U m+RT化学反应热效应与温度的关系:热力学第二定律Clausius不等式:熵函数的定义:dS=δQ R/T Boltzman熵定理:S=klnΩHelmbolz自由能定义:F=U—TS Gibbs自由能定义:G=H-TS热力学基本公式:(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU=TdS-pdV dH=TdS+VdpdF=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp(2)Maxwell关系:==-(3)热容与T、S、p、V的关系:C V=T C p=TGibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式=-单组分体系的两相平衡:(1)Clapeyron方程式:=式中x代表vap,fus,sub。
第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,内能与焓。
二、基本定律热力学第一定律:ΔU=Q+W。
焦耳实验:ΔU=f(T) ; ΔH=f(T)三、基本关系式1、体积功的计算δW= -p e d V恒外压过程:W= -p eΔV可逆过程:W=nRT2、热效应、焓等容热:Q V=ΔU(封闭系统不作其他功)等压热:Q p=ΔH(封闭系统不作其他功)焓的定义:H=U+pV; d H=d U+d (pV)焓与温度的关系:ΔH=3、等压热容与等容热容热容定义:;定压热容与定容热容的关系:热容与温度的关系:C p=a+bT+c’T2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程:ΔU=0 ; ΔH=0 ; W=-Q=p e d V等容过程:W=0 ; Q=ΔU= ; ΔH=等压过程:W=-p eΔV ; Q=ΔH= ; ΔU=可逆绝热过程:Q=0 ; 利用p1V1γ=p2V2γ求出T2,W=ΔU=;ΔH=不可逆绝热过程:Q=0 ;利用C V(T2-T1)=-p e(V2-V1)求出T2,W=ΔU=;ΔH=2、相变化可逆相变化:ΔH=Q=nΔ_H;W=-p(V2-V1)=-pV g=-nRT;ΔU=Q+W3、热化学物质的标准态;热化学方程式;盖斯定律;标准摩尔生成焓。
摩尔反应热的求算:反应热与温度的关系—基尔霍夫定律:。
第二章热力学第二定律一、基本概念自发过程与非自发过程二、热力学第二定律1、热力学第二定律的经典表述克劳修斯,开尔文,奥斯瓦尔德。
实质:热功转换的不可逆性.2、热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式)“="可逆;“>"不可逆三、熵1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理2、熵的定义:3、熵的物理意义:系统混乱度的量度.4、绝对熵:热力学第三定律5、熵变的计算(1)理想气体等温过程:(2)理想气体等压过程:(3)理想气体等容过程:(4)理想气体pTV都改变的过程:(5)可逆相变化过程:(6)化学反应过程:四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数1、定义:A=U-TS;G=H—TS等温变化:ΔA=ΔU—TΔS;ΔG=ΔH—TΔS2、应用:不做其他功时,ΔA T,V≤0 ;自发、平衡ΔG T,V≤0 ;自发、平衡3、热力学基本关系式d A=—S d T—V d p;d G=—S d T+p d V4、ΔA和ΔG的求算(1)理想气体等温过程用公式:ΔA=ΔU-TΔS;ΔG=ΔH-TΔS用基本关系式:d A=-S d T-V d p;d G=-S d T+p d V(2)可逆相变过程ΔA=ΔU—TΔS=W=-nRT;ΔG=0 (3)化学反应过程的ΔG标准熵法:ΔG=ΔH—TΔS标准生成吉布斯函数法:(4)ΔG与温度的关系ΔG=ΔH-TΔS ,设ΔH、ΔS不遂温度变化。
物理化学公式总结物理化学是研究物质的结构、性质和变化的科学,它使用数学和物理的原理来解释化学现象。
在物理化学的研究过程中,涉及到许多重要的公式,这些公式是揭示物质性质和相互作用规律的基础。
下面我将为大家总结一些物理化学中常见的公式。
1. 热力学公式热力学公式描述了物质在热平衡状态下的性质和能量转化规律。
其中最基本的公式是热力学第一定律(能量守恒定律):∆U = q + w其中,∆U表示系统内能的变化,q表示传递给系统的热量,w 表示系统对外界做的功。
2. 热力学第二定律热力学第二定律描述了能量的定向流动规律。
其中最著名的公式是卡诺热机效率公式:η = 1 - Tc/Th其中,η表示卡诺热机的效率,Tc表示冷热源的温度,Th表示热源的温度。
3. 热力学公式一般表达式根据热力学第一定律,可以推导出一般的热力学公式:dU = TdS - PdV其中,dU表示系统内能的微小变化,T表示温度,dS表示系统的熵变化,P表示压力,dV表示体积的微小变化。
4. 热力学常用关系根据热力学公式一般表达式,可以得到一些重要的热力学关系:Gibbs自由能(G)与焓(H)的关系:G = H - TS其中,G表示Gibbs自由能,H表示焓,T表示温度,S表示熵。
5. 气体状态方程气体状态方程描述了理想气体和实际气体之间的关系。
最常见的气体状态方程是理想气体状态方程:PV = nRT其中,P表示压力,V表示体积,n表示气体的摩尔数,R表示气体常数,T表示温度。
6. 麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律描述了气体分子速度的分布规律。
根据麦克斯韦速率分布定律,可以得到气体分子的平均动能(等于温度的能量):KE = (3/2) kT其中,KE表示气体分子的平均动能,k表示玻尔兹曼常数,T表示温度。
7. 热容公式热容公式描述了物质温度变化时的热量和温度之间的关系。
最常用的热容公式是:C = q/∆T其中,C表示热容,q表示吸收或释放的热量,∆T表示温度变化。
物理化学公式集热力学第一定律 功:δW=δW e +δW f1膨胀功 δW e =p 外dV 膨胀功为正,压缩功为负. 2非膨胀功δW f =xdy非膨胀功为广义力乘以广义位移.如δW 机械功=fdL,δW 电功=EdQ,δW 表面功=rdA.热 Q :体系吸热为正,放热为负.热力学第一定律: △U =Q —W 焓 H =U +pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数. 热容 C =δQ/dT1等压热容:C p =δQ p /dT = H/T p 2等容热容:C v =δQ v /dT = U/T v 常温下单原子分子:C v,m =C v,m t =3R/2 常温下双原子分子:C v,m =C v,m t +C v,m r =5R/2 等压热容与等容热容之差:1任意体系 C p —C v =p +U/V T V/T p 2理想气体 C p —C v =nR 理想气体绝热可逆过程方程:pV γ=常数 TV γ-1=常数 p 1-γT γ=常数 γ=C p / C v 理想气体绝热功:W =C v T 1—T 2=p 1V 1—p 2V 2 理想气体多方可逆过程:W =T 1—T 2 热机效率:η= 冷冻系数:β=-Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数:β= 焦汤系数: μJ -T ==- 实际气体的ΔH 和ΔU: ΔU=+ ΔH=+化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Q p =Q V +ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol 时, Δr H m =Δr U m +RT 化学反应热效应与温度的关系: 热力学第二定律 Clausius 不等式:熵函数的定义:dS=δQR/T Boltzman熵定理:S=klnΩHelmbolz自由能定义:F=U—TS Gibbs自由能定义:G=H-TS 热力学基本公式:1组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程:dU=TdS-pdV dH=TdS+VdpdF=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp2Maxwell关系:==-3热容与T、S、p、V的关系:CV =T Cp=TGibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式=-单组分体系的两相平衡:1Clapeyron方程式:=式中x代表vap,fus,sub.2Clausius-Clapeyron方程式两相平衡中一相为气相:=3外压对蒸汽压的影响: pg 是在惰性气体存在总压为pe时的饱和蒸汽压.吉不斯-杜亥姆公式:SdT-Vdp+=0dU=TdS-pdV+ dH=TdS+Vdp+dF=-SdT-pdV+ dG=-SdT+Vdp+在等温过程中,一个封闭体系所能做的最大功等于其Helmbolz自由能的减少.等温等压下,一个封闭体系所能做的最大非膨胀功等于其Gibbs自由能的减少.统计热力学波兹曼公式:S=klnΩ一种分布的微观状态数:定位体系:ti =N 非定位体系:ti=波兹曼分布:=在A、B两个能级上粒子数之比:=波色-爱因斯坦统计:Ni =费米-狄拉克统计:Ni=分子配分函数定义:q=-i为能级能量q=-i为量子态能量分子配分函数的分离:q=q n q e q t q r q v能级能量公式:平动:εt=转动:εr =振动:εv=分子配分函数表达式:平动:当所有的平动能级几乎都可被分子到达时一维:q t=二维:q t=A 三维:q t=转动:线性q r===为转动特征温度非线性q r=振动:双原子分子q V===为振动特征温度多原子线性:q V=多原子非线性:q V=+1电子运动:q e=2j+1 原子核运动:q n=2Sn热力学函数表达式:F=-kTlnq N定位 F=-kTln非定位S=klnq N+NkT定位 S=kln+NkT非定位G=-kTlnq N+NkTV定位G=-kTln+NkTV非定位U=NkT2 H=NkT2+NkTV=P=NkT CV一些基本过程的ΔS、ΔG、ΔF的运算公式W=0f一些基本过程的W、Q、ΔU、ΔH的运算公式Wf =0溶液-多组分体系体系热力学在溶液中的应用溶液组成的表示法:1物质的量分数:2质量摩尔浓度:3物质的量浓度:4质量浓度拉乌尔定律亨利定律:化学势的各种表示式和某些符号的物理意义:气体:1纯理想气体的化学势标准态:任意温度,p=pφ=101325Pa.μφT为标准态时的化学势2纯实际气体的化学势标准态:任意温度,f=pφ且复合理想气体行为的假想态即p =pφ,γ=1,μφT为标准态时的化学势.3混合理想气体中组分B的化学势因为所以不是标准态时的化学势,是纯B气体在指定T、p时的化学势.溶液:1 理想溶液组分的化学势所以不是标准态时的化学势而是温度为T、溶液上方总压为p时,纯液体B的化学势.2 稀溶液中各组分的化学势溶剂:不是标准态时的化学势而是温度为T、溶液上方总压为p时,纯溶剂A的化学势.溶质:,,均不是标准态时的化学势,均是T,p的函数,它们分别为:当xB =1,mB=1molkg-1,cB=1moldm-3时且服从亨利定律的那个假想态的化学势.4非理想溶液中各组分的化学势溶剂:不是标准态的化学势,而是aA,x =1即xA=1,γA=1的纯组分A的化学势.溶质:,,均不是标准态时的化学势,均是T,p的函数,它们分别为:当aB,x =1,aB,m=1,aB,c=1时且服从亨利定律的那个假想态的化学势. 4活度a的求算公式:ü 蒸汽压法:溶剂aA =γAxA=pA/pA溶质:aB=γBxB=pA/kcü 凝固点下降法:溶剂ü Gibbs-Duhem公式从溶质剂的活度求溶剂质的活度. 5理想溶液与非理想溶液性质:理想溶液:非理想溶液:超额函数:溶液热力学中的重要公式:1 Gibbs-Duhem公式2 Duhem-Margule公式:对二组分体系:稀溶液依数性:1凝固点降低:2沸点升高:3渗透压:化平衡学化学反应亲和势:A=-化学反应等温式:平衡常数的表达式:温度,压力及惰性气体对化学平衡的影响:电解质溶液法拉第定律:Q=nzF m=t+=====r+为离子移动速率,U+U-为正负离子的电迁移率亦称淌度.近似:浓度不太大的强电解质溶液离子迁移数:tB===+=1电导:G=1/R=I/U=kA/l电导率:k =1/ρ 单位:S·m -1 莫尔电导率:Λm =kV m =k/c 单位S·m 2·mol -1科尔劳乌施经验式:Λm = 离子独立移动定律:= 奥斯特瓦儿德稀释定律:= 平均质量摩尔浓度:=平均活度系数:= 平均活度:== 电解质B 的活度:a B == m +=v +m B m -=v -m B 离子强度:I =德拜-休克尔公式:lg =-A|z +z --| 可逆电池的电动势及其应用 Δr G T,p =-W f,max Δr G mT,p =zEFNernst Equation :若电池反应为 cC +dD =gG +hH E =E φ-标准电动势E φ与平衡常数K φ的关系:E φ= 还原电极电势的计算公式:=计算电池反应的有关热力学函数变化值:= =-zEF + Q R =T = zF zF =电极书面表示所采用的规则:负极写在左方,进行氧化反应是阳极,正极写在右方,进行还原反应是阴极 电动势测定的应用:1求热力学函数变量Δr G m 、Δr G m Φ、、及电池的可逆热效应Q R 等. 2求氧化还原反应的热力学平衡常数K Φ值:K Φ= E Φ=E =3求难溶盐的溶度积K sp 、水的离子积K w 及弱酸弱碱的电离常数等. 4求电解质溶液的平均活度系数和电极的值.5从液接电势求离子的迁移数.Pt,H 2p|HClm|HClm’| H 2p,Pt 1-1价型:E j =E =E c +E j = 高价型:M z+A z -m 1|M z +A z -m 2 E j =6利用醌氢醌电极或玻璃电极测定溶液的pH 电解与极化作用E 分解=E 可逆+ΔE 不可逆+IRΔE不可逆=η阴+η阳η阴=φ可逆-φ不可逆阴η阳=φ不可逆-φ可逆阳φ阳,析出=φ阳,可逆+η阳φ阴,析出=φ阴,可逆-η阴η=a+blnjE实际分解=E理论分解+η阴+η阳+IR对电解池,由于超电势的存在,总是使外加电压增加而多消耗电能;对原电池,由于超电势的存在,使电池电动势变小而降低了对外作功的能力.在阴极上,还原电势愈正者,其氧化态愈先还原而析出;同理,在阳机上,则还原电势愈负者其还原态愈先氧化而析出.需外加电压小化学反应动力学半衰期法计算反应级数:kp =kcRT1-n Ea-Ea’=Q化学反应动力学基础二:ZAB==μ=若体系只有一种分子:ZAA==碰撞参数:b=dABsinθ碰撞截面:反应截面:kSCTT=kSCTT==几个能量之间的关系:Ea =Ec+RT/2=E+mRT=式中是反应物形成活化络合物时气态物质的代数和,对凝聚相反应,=0.对气相反应也可表示为:Ea=式中n为气相反应的系数之和原盐效应:弛豫法:%界面现象与T的关系:两边均乘以T,,即的值将随温度升高而下降,所以若以绝热方式扩大表面积,体系的温度必将下降.杨-拉普拉斯公式:ps为曲率半径,若为球面ps =,平面 ps.液滴愈小,所受附加压力愈大;液滴呈凹形,R‘为负值,ps为负值,即凹形面下液体所受压力比平面下要小.毛细管:ps==Δρgh Δρgh=R为毛细管半径开尔文公式:p0和p分别为平面与小液滴时所受的压力对于液滴凸面R‘>0,半径愈小,蒸汽压愈大.对于蒸汽泡凹面R‘<0,半径愈小,蒸汽压愈小.两个不同液滴的蒸汽压:溶液越稀,颗粒越大.液体的铺展:非表面活性物质使表面张力升高,表面活性物质使表面张力降低.吉不斯吸附公式:为表面超额若,>0,正吸附;,<0,负吸附.表面活性物质的横截面积:Am=粘附功:Wa值愈大,液体愈容易润湿固体,液固界面愈牢.内聚功:浸湿功:铺展系数: ,液体可在固体表面自动铺展.接触角:Langmuir等温式:θ:表面被覆盖的百分数.离解为两个分子:混合吸附:即:BET公式:弗伦德利希等温式:乔姆金吸附等温式:吸附剂的总表面积:S=Am Ln n=Vm/22400cm3mol-1气固相表面催化反应速率:单分子反应:产物吸附很弱产物也能吸附双分子反应:AB都吸附AB均吸附,但吸附的B不与吸附的A反应B不吸附胶体分散体系和大分子溶液布朗运动公式:D为扩散系数球形粒子的扩散系数:渗透压:渗透力:F=扩散力=-F沉降平衡时粒子随高度分布公式:瑞利公式:电势表面电势 Stern电势电解质浓度增加电势减小.电泳速度: k=6时为电泳,k=4时为电渗.大分子稀溶液渗透压公式不是吧。
物理化学公式大全物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间的关系的学科。
以下是一些在物理化学中常用的公式:1.热力学方程:-理想气体状态方程:PV=nRT其中P为气体压强,V为气体体积,n为气体摩尔数,R为气体常数,T为气体温度。
-内能变化公式:ΔU=q+w其中ΔU为系统内能变化,q为系统吸取或放出的热量,w为系统对外界做的功。
-能量守恒定律:ΔE=q+w其中ΔE为系统总能量变化,q为系统吸取或放出的热量,w为系统对外界做的功。
2.动力学方程:-反应速率公式:r=k[A]^m[B]^n其中r为反应速率,k为反应速率常数,[A]和[B]分别为反应物A和B的浓度,m和n为反应物的反应级数。
- Arrhenius 公式:k = A * e^(-Ea/RT)其中 k 为反应速率常数,A 为 Arrhenius 常数,Ea 为活化能,R为气体常数,T 为反应温度。
3.量子力学方程:- 波函数公式:Ψ = Σcnφn其中Ψ 为波函数,cn 为系数,φn 为基态波函数。
- Schroedinger 方程:HΨ = EΨ其中H为哈密顿算符,Ψ为波函数,E为能量。
4.热力学方程:- 熵变公式:ΔS = q_rev / T其中ΔS 为系统熵变,q_rev 为可逆过程吸放热量,T 为温度。
- Gibbs 自由能公式:ΔG = ΔH - TΔS其中ΔG 为 Gibbs 自由能变化,ΔH 为焓变化,ΔS 为熵变化,T 为温度。
5.电化学方程:- Nerst 方程:E = E° - (RT / nF) * ln(Q)其中E为电池电势,E°为标准电势,R为气体常数,T为温度,n为电子数,F为法拉第常数,Q为电化学反应的反应物浓度比。
- Faraday 定律:nF = Q其中n为电子数,F为法拉第常数,Q为电荷数。
以上公式只是物理化学中的一小部分,这里列举的是一些常见的、基本的公式,实际上物理化学领域有非常多的公式和方程可供使用。
第一章气体的pVT 关系 主要公式与使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或RT n V p pV ==)/(m式中p ,V ,T 与n 单位分别为Pa ,m 3,K 与mol 。
m /V V n =称为气体的摩尔体积,其单位为m 3 · mol -1。
R =8.314510 J · mol -1 · K -1,称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
2. 气体混合物 (1) 组成摩尔分数y B (或x B ) = ∑AA B /n n体积分数/y B m,B B *=V ϕ∑*AVy Am,A式中∑AA n 为混合气体总的物质的量。
A m,*V 表示在一定T ,p 下纯气体A 的摩尔体积。
∑*AAm,A Vy 为在一定T ,p 下混合之前各纯组分体积的总和。
(2) 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中∑=BB m m 为混合气体的总质量,∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。
上述各式适用于任意的气体混合物。
(3)V V p p n n y ///B B B B *=== 式中p B 为气体B ,在混合的T ,V 条件下,单独存在时所产生的压力,称为B 的分压力。
*B V 为B 气体在混合气体的T ,p 下,单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p ,∑=BB p p上式适用于任意气体。
对于理想气体V RT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。
5. 德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRT nb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2,b 的单位为m 3 · mol -1,a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数,称为德华常数。
初中物理化学公式大全物理公式:1.动力学公式:- 动力学方程:F = ma-重力加速度:g=9.8m/s^2-力的合成:F=√(Fx^2+Fy^2)- 动能公式:Ek = (1/2)mv^2-动能的损失:Ek=W-功:W=Fd-加速度公式:a=(v-u)/t2.电磁学公式:-电流强度:I=Q/t-电压公式:V=I*R-阻抗公式:Z=V/I-电阻:R=V/I-电功率:P=IV-工作功率:P=F*v- 磁感应强度:B = F/qv-磁感应强度与电流的关系:B=μ0*I/(2πr)3.光学公式:-焦距公式:1/f=1/u+1/v-放大率:V=h'/h-光速:c=λ*f- 折射定律:n1*sinθ1 = n2*sinθ2-光的反射定律:θ1=θ2化学公式:1.物质计算公式:-相对分子质量:Mr=m/Mn-摩尔质量:M=m/n-摩尔质量和物质的计算:n=m/M-摩尔质量计算物质的质量:m=n*M-物质的量:n=N/N0-化学方程式的平衡:aA+bB->cC+dD-反应物的物质的量:n=V*c-反应物的物质的质量:m=n*M2.酸碱盐反应公式:-酸溶液的浓度计算:C1*V1=C2*V2-电离度:α=n/C- 盐酸的摩尔质量:M(HCl) = 36.5 g/mol- 硫酸的摩尔质量:M(H2SO4) = 98 g/mol- 碳酸钠的摩尔质量:M(Na2CO3) = 106 g/mol 3.化学能量转化公式:-燃烧热:Q=m*C*ΔT- 反应放热:Q = -mcΔT-标准焓变:ΔH=Q/n4.化学平衡反应公式:-平衡定律:K=[C]^c*[D]^d/[A]^a*[B]^b。
第一章热力学第一定律1、热力学三大系统:(1)敞开系统:有物质和能量交换;(2)密闭系统:无物质交换,有能量交换;(3)隔绝系统(孤立系统):无物质和能量交换。
2、状态性质(状态函数):(1)容量性质(广度性质):如体积,质量,热容量。
数值与物质的量成正比;具有加和性。
(2)强度性质:如压力,温度,粘度,密度。
数值与物质的量无关;不具有加和性,整个系统的强度性质的数值与各部分的相同。
特征:往往两个容量性质之比成为系统的强度性质。
3、热力学四大平衡:(1)热平衡:没有热隔壁,系统各部分没有温度差。
(2)机械平衡:没有刚壁,系统各部分没有不平衡的力存在,即压力相同(3)化学平衡:没有化学变化的阻力因素存在,系统组成不随时间而变化。
(4)相平衡:在系统中各个相(包括气、液、固)的数量和组成不随时间而变化。
4、热力学第一定律的数学表达式:12、在通常温度下,对理想气体来说,定容摩尔热容为:单原子分子系统 ,V m C =32R 双原子分子(或线型分子)系统 ,V m C =52R 多原子分子(非线型)系统 ,V m C 632R R == 定压摩尔热容:单原子分子系统 ,52p m C R =双原子分子(或线型分子)系统 ,,p m V m C C R -=,72p m C R = 多原子分子(非线型)系统 ,4p m C R = 可以看出:,,p m V m C C R -=13、,p m C 的两种经验公式:,2p m C a bT cT =++ (T 是热力学温度,a,b,c,c ’ 是经 ,2'p m c C a bT T=++验常数,与物质和温度范围有关) 14、在发生一绝热过程时,由于0Q δ=,于是dU W δ=理想气体的绝热可逆过程,有:,V m nC dT pdV =- ⇒ 22,11lnln V m T V C R T V =- 21,12ln ,ln V m p V C Cp m p V ⇒= ,,p mV mC pV C γγ=常数 =>1. 15、-焦耳汤姆逊系数:J T T =()H pμ∂∂- J T μ->0 经节流膨胀后,气体温度降低; J T μ-<0 经节流膨胀后,气体温度升高; J T μ-=0 经节流膨胀后,气体温度不变。
16、气体的节流膨胀为一定焓过程,即0H ∆=。
17、化学反应热效应:在定压或定容条件下,当产物的温度与反应物的温度相同而在反应过程中只做体积功不做其他功时,化学反应所吸收或放出的热,称为此过程的热效应,或“反应热”。
18、化学反应进度:()()()n B n B B ξν-=末初(对于产物v 取正值,反应物取负值)1ξ=时,r r m UU ξ∆∆=,r r m HH ξ∆∆=19、(1)标准摩尔生成焓(0r m H ∆):在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热,为该物质的标准摩尔生成焓。
(2)标准摩尔燃烧焓(0c m H ∆):在标准压力和指定温度下,单位物质的量的某种物质被氧完全氧化时的反应焓,为该物质的标准摩尔燃烧焓。
任意一反应的反应焓0r m H ∆等于反应物燃烧焓之和减去产物燃烧焓之和。
20、反应焓与温度的关系-------基尔霍夫方程()()r B A p p p p p p H H H C B C A C T T T ∂∆∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-=-=∆⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭()()()()210,021p p p C H T H H C T T ∆=∂∆∂>∆-∆=∆-0,Cp ∆<即产物热容小于反应物热容,则 ()0p H T ∂∆∂<,即温度升高时反应焓减小。
0,Cp ∆>即产物热容大于反应物热容,则 ()0p H T ∂∆∂>,即温度升高时反应焓增大。
0,p C ∆=或很小时,反应焓将不随温度而改变。
21、基尔霍夫方程的应用: ()()()2121p H H C T T ∆-∆=∆-适用条件:温度变化范围不大时,将 p C ∆近似看作常数,与温度无关。
第二章 热力学第二定律1、热力学第二定律的经典表述:人们不可能设计成这样一种机器,这种机器能不断循环工作,它仅仅从单一热源吸热变为功而没有任何其他变化。
2、卡诺循环:过程1 保持T 2定温可逆膨胀。
故22121lnV Q W RT V =-= 过程2 绝热可逆膨胀。
由于系统不吸热,0Q =,故 212()V W U C T T =∆=- 过程3 保持T 1定温可逆压缩。
故 41313ln V Q W RT V =-= 过程4 绝热可逆压缩。
故 421()V W U C T T =∆=- 卡诺热机的效率:2122W T T Q T η--==制冷效率:121T T T β=- 3、卡诺定理:(1)在两个不同温度的热源之间工作的任意热机,以卡渃热机的效率为最大。
否则将违反热力学第二定律。
(2)卡诺热机的效率只与两个热源的温度有关,而与工作物质无关。
否则也将违反热力学第二定律。
4、热力学第二定律人数学表达式--------克劳修斯不等式 QdS Tδ≥dS 是系统的熵变,Q δ是实际过程中传递的热,T 是热源温度,QTδ是实际过程中的热温商。
该式的等号适用于可逆过程;大于号适用于不可逆过程。
它的含义是:(1) 假如某一过程的发生将使系统的熵变大于热温商,则该过程是一个不违反热力学第二定律的、有可能进行的不可逆过程。
(2) 假如某一过程发生时,系统的熵变为热温商相等地,则该过程是一个可逆过程。
(3) QdS Tδ<的过程不可能发生。
(4) 克劳修斯不等式用于孤立系统时,0dS ≥,即孤立系统中所发生的任意过程总是向着熵增大的方向进行。
5、熵变的计算:(1)定温过程中的熵变:221112lnln ln r V nRT Q V p V S nR nR T T V p ∆====⎰ (2)定压过程的熵变:221121ln T T rp T T Q C dT T S Cp T T T δ∆===⎰⎰(3)定容过程的熵变:221121ln T T r V V T T Q C dT T S C T T T δ∆===⎰⎰ (4)相变化的熵变:H n HS T T∆∆∆== (定温定压,两相平衡,可逆) 6、熵是系统混乱度的度量: ln S k =Ω Ω是热力学概率,k 是玻耳兹曼常数。
7、热力学第二定律的本质:一切自发过程,总的结果都是向混乱度增加的方向进行。
8、热力学第三定律:在0K 时,任何纯物质的完美晶体其熵值为零。
9、有反应: a A b B g G h H+→+ 熵变计算:()()()()o o o o o r m m m m m S gS G hS H aS A bS B ⎡⎤⎡⎤∆=+-+⎣⎦⎣⎦10、定温定容的系统--------亥姆霍兹函数A(1)定义A U TS =-(2)(),'T V A W ∆≤ 等式表示可逆,不等式表示不可逆。
在定温定容条件下,系统亥姆霍兹函数的减少等系统所能做的最大有效功(绝对值)。
(3)(),0T V A ∆< ,表示能够发生的不可逆过程。
(),0T V A ∆= ,表示可逆过程(或平衡) (),0T V A ∆> ,表示不可能发生的过程11、定温定压系统-----------吉布斯函数G(1)定义: G H TS U pV TS A p V =-=+-=+ (2)(),'T p G W ∆≤ 等式表示可逆,不等式表示不可逆。
在定温定压条件下,系统亥姆霍兹函数的减少等系统所能做的最大有效功(绝对值)。
(3)(),0T p G ∆< ,表示能够发生的不可逆过程。
(),0T p G ∆= ,表示可逆过程(或平衡)(),0T p G ∆> ,表示不可能发生的过程 12、热力学的基本公式:当系统只做体积功不做其他功时dU TdS pdV dH TdS Vdp dA SdT pdV dG SdT Vdp=-=+=--=-+13、麦克斯韦关系式: V S T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭S p T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ V T S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ p T S V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫-= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭14、计算G ∆: (1)定温:221121ln p p p p nRT p G Vdp dp nRT p p ∆===⎰⎰(2)发生相变:始态和终态的两个相平衡,且温度和压力相同,则0G ∆= 始态和终态不平衡,则设计可逆过程来计算。
(3)化学反应:G H T S ∆=∆-∆(4)G ∆温度的变化--------吉布斯--亥姆霍兹公式定温:()p G S T ∂∆⎡⎤=-∆⎢⎥∂⎣⎦ ()p G T G H T ∂∆⎡⎤⇒=∆-∆⎢⎥∂⎣⎦⇒ ()2p G T HT T ∂∆⎡⎤∆=-⎢⎥∂⎣⎦应用式: 221122111()T T T T G G H dT H T T T T T ∆∆∆⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-=∆- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎰第三章 化学势1、 (1)偏摩尔量的定义:多组分系统的任一种容量性质X (X 可分别代表V ,U ,H ,S ,A ,G 等),可以看成是温度T 、压力p 及各物质的量,BC n n ,…的函数: (),,,,,B CD X f T p n n n =C A ,(B)A ,(B),,(C A)d d d d p n T n T p n X X X X T p n T p n ≠⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭C B B ,,(C B) d T p n X n n ≠⎛⎫∂++ ⎪∂⎝⎭ 定义:()B B ,,C B def C T p n X X n ≠⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 则A A B B d d d X X n X n =++ BB Bd Xn =∑B X 称为B 的“偏摩尔量”。
(2)偏摩尔量的集合公式: A A C C X n X n X =++……2、(1)化学势定义:B B B ,,(C B)CT P nG G n μ≠⎛⎫∂=⎪∂⎝⎭(2)物理意义:决定物质传递方向和限度的强度因素。
(3)定温定压下: 'BBr dG dnW μδ==∑ ,也就是说B B dn μ∑是定温度定压条件下一多组分均相系统在发生状态变化时所能做出的最大有效功。
(4)在不做其他功的条件下,(),0T p dG <是能够进行的过程;(),0T p dG =,过程即达平衡。
3、理想气体化学势表达式:lnpRT pθθμμ=+4、对于理想气体混合物来说,其中某种气体的行为与该气体单独占有混合气体总体积时的 行为相同。