物化材料0-1-1緒論匯編

1、 緒論緒論 0.1 0.1 物理化學(xué)的目的和內(nèi)物理化學(xué)的目的和內(nèi) 容容 0.2 0.2 物理化學(xué)的研究方法物理化學(xué)的研究方法 0.3 0.3 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法 0.1 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容 物理化學(xué) 從研究化學(xué)現(xiàn)象和 物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手， 從而探求化學(xué)變化中具有普遍性 的基本規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)方法上主要 采用物理學(xué)中的方法。 目的 物理化學(xué)主要是為了解決 生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中向化學(xué)提出 的理論問(wèn)題，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)， 更好地駕馭化學(xué)，使之為生產(chǎn)實(shí)際 服務(wù)。 研究?jī)?nèi)容： (1) 化學(xué)變化的方向和限度問(wèn)題 (2) 化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問(wèn)題 (3) 物質(zhì)的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)

2、之間的關(guān)系 問(wèn)題 0.2 物理化學(xué)的研究方法 （1）遵循“實(shí)踐理論實(shí)踐”的認(rèn)識(shí) 過(guò)程，分別采用歸納法和演繹法，即從眾 多實(shí)驗(yàn)事實(shí)概括到一般， 再?gòu)囊话阃评?到個(gè)別的思維過(guò)程。 （2）綜合應(yīng)用微觀與宏觀的研究方法， 主要有：熱力學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法和量 子力學(xué)方法。 熱力學(xué)方法： 以眾多質(zhì)點(diǎn)組成的宏觀體系作為研究 對(duì)象，以兩個(gè)經(jīng)典熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)， 用一系列熱力學(xué)函數(shù)及其變量，描述體 系從始態(tài)到終態(tài)的宏觀變化，而不涉及 變化的細(xì)節(jié)。經(jīng)典熱力學(xué)方法只適用于 平衡體系。 統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法： 用概率規(guī)律計(jì)算出體系內(nèi)部大量質(zhì)點(diǎn) 微觀運(yùn)動(dòng)的平均結(jié)果，從而解釋宏觀現(xiàn)象 并能計(jì)算一些熱力學(xué)的宏觀性質(zhì)。 量子力學(xué)方

3、法： 用量子力學(xué)的基本方程（E.Schrodinger 方程）求解組成體系的微觀粒子之間的相互 作用及其規(guī)律，從而指示物性與結(jié)構(gòu)之間的 關(guān)系。 0.3 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法 (1)注意邏輯推理的思維方法，反復(fù)體會(huì)感 性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的相互關(guān)系。 (2)抓住重點(diǎn)，自己動(dòng)手推導(dǎo)公式。 (3)多做習(xí)題，學(xué)會(huì)解題方法。很多東西 只有通過(guò)解題才能學(xué)到，不會(huì)解題，就不 可能掌握物理化學(xué)。 (4)課前自學(xué)，課后復(fù)習(xí)，勤于思考，培養(yǎng) 自學(xué)和獨(dú)立工作的能力。 氣體的氣體的 pVT pVT 性質(zhì)性質(zhì) 物質(zhì)的聚集 狀態(tài) 氣體 液體 固體 V 受 T、p 的影響很大 V 受 T、p 的影響較小 聯(lián)系 p、V、T 之

4、間關(guān)系的方程稱為狀態(tài)方程 物理化學(xué)中主要討論氣體的狀態(tài)方程 氣體 理想氣體 實(shí)際氣體 一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程 1. 理想氣體狀態(tài)方程 低壓氣體定律： （1）玻義爾定律(R.Boyle,1662): pV 常數(shù) （n,T 一定） （2）蓋.呂薩克定律(J. Gay-Lussac,1808)： V / T 常數(shù) (n, p 一定) （3）阿伏加德羅定律（A. Avogadro, 1811) V / n 常數(shù) (T, p 一定) 以上三式結(jié)合 理想氣體狀態(tài)方程 單位：p Pa V m3 T K n mol R J mol-1 K-1 R 摩爾氣體常數(shù) R 8.314510 J mo

5、l-1 K-1 pV = nRT 理想氣體狀態(tài)方程也可表示為： 以此可相互計(jì)算 p, V, T, n, m, M, ( = m/ V) pVm=RT pV = (m/M)RT 2. 理想氣體模型 （1）分子間力 吸引力 排斥力 分子相距較遠(yuǎn)時(shí)，有范德華引力； 分子相距較近時(shí)，電子云及核產(chǎn)生 排斥作用。 （2） 理想氣體模型 a) 分子間無(wú)相互作用力 b) 分子本身不占體積 理想氣體定義： 服從 pV=nRT 的氣體為理想氣體 或服從理想氣體模型的氣體為理想氣體 （低壓氣體）p0 理想氣體 3. 摩爾氣體常數(shù) R lR 是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定確定出來(lái)的 020406080 100 120 1000 15

6、00 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 p / MPa pVm/ Jmol-1 N2 He CH4 混合氣體（包括理想的和非理想的）的分 壓定義： pB def yB p 式中： pB B氣體的分壓 p 混合氣體的總壓 yB = 1 p = pB 2. 道爾頓定律 混合理想氣體： V RT np V RT n V RT nnnp BB BB BCBAB )( 即理想混合氣體的總壓等于各組分單獨(dú)存 在于混合氣體的T、V時(shí)產(chǎn)生的壓力總和 道爾頓分壓定律 3. 阿馬加定律 p RTn V V p RTn p RTn p nRT V B B B B B BB B 即

7、：理想氣體混合物中物質(zhì)B的分體積VB*， 等于純氣體B在混合物的溫度及總壓條件 下所占有的體積。 4. 真實(shí)氣體的 p-Vm 圖及氣體的液化 三個(gè)區(qū)域： T Tc T Tc T = Tc T4 T3 Tc T2 T1 T1T2TcT3T4 g1 g2 g1 g2 l1 l2 l1l2 Vm / Vm p / p 圖1.3.1真實(shí)氣體p-Vm等溫線示意圖 C T4 T3 Tc T2 T1 T1T2TcT3T4 g1 g2 g1 g2 l1 l2 l1l2 Vm / Vm p / p C lcg虛線內(nèi)：氣液兩相 共存區(qū) lcg虛線外：?jiǎn)蜗鄥^(qū) 左下方：液相區(qū) 右下方：氣相區(qū) 中 間：氣、液態(tài)連續(xù) lT=Tc