大學物理化學總結（課堂PPT）

1、1公式總結一、熱力學第一定律一、熱力學第一定律 TdCQUTTvv21：恒容過程及有理想氣體參加的任何過程恒容過程及有理想氣體參加的任何過程21VVdVPWdVPW外外或.原則上根據過程的特定條件，找出過程中系統(tǒng)的原則上根據過程的特定條件，找出過程中系統(tǒng)的P P與與V V的函的函數關系，再進行積分。數關系，再進行積分。WQUWQdU或（適用于封閉體系）適用于封閉體系）1.1.熱力學能熱力學能2.2.體積功體積功：理想氣體恒溫過程：理想氣體恒溫過程0U2112lnlnPPVVnRTnRTW：理想氣體恒溫可逆過程：理想氣體恒溫可逆過程21WPVV 外(）：恒外壓過程：恒外壓過程）（體12VVPW：

2、恒壓過程：恒壓過程221TTvvvvdTCQdTCQ或21TTpppPdTCQdTCQ或RTnQQgvppmrTEzFTQ)(,3. 恒容熱恒容熱: 恒壓熱恒壓熱: 有理想氣體參加的化學反應有理想氣體參加的化學反應:原電池可逆放電原電池可逆放電: 絕熱過程絕熱過程: :0Q 321TTppppdTCQHdTCQdH或:恒壓過程及理想氣體恒壓過程及理想氣體的任何過程的任何過程 0H ：理想氣體恒溫過程4.4.焓焓 221 1()()HUpVHUpVUp VpV 或4二、熱力學第二定律二、熱力學第二定律 TQSR體:恒溫可逆過程恒溫可逆過程12lnVVnRS體:理想氣體理想氣體恒溫可逆過程恒溫可逆

3、過程1.1.體系熵變體系熵變QdST:不可逆=:可逆21TTpdTTCS體:恒壓可逆過程恒壓可逆過程 21TvTCSdTT體: :恒容可逆過程恒容可逆過程 S S體體=0=0: :絕熱可逆過程絕熱可逆過程5TQS體環(huán)0環(huán)體孤SSS2. 環(huán)境熵變環(huán)境熵變 熵判據熵判據STHG:恒溫過程恒溫過程 TSHG:恒熵過程恒熵過程 ）（）（1122STSTHTSHG3. 吉布斯自由能吉布斯自由能 或或GHTS621ppVdPG:恒溫可逆過程恒溫可逆過程 21lnVVnRTG :理想氣體理想氣體恒溫可逆過程恒溫可逆過程 ）（12PPVG :凝聚體系凝聚體系 不可逆相變：不可逆相變：在不改變溫度為原則（否則需

4、要用到規(guī)定熵，在不改變溫度為原則（否則需要用到規(guī)定熵，通常不給出），在始終態(tài)之間設計一系列可逆途徑來完成。通常不給出），在始終態(tài)之間設計一系列可逆途徑來完成。凝聚相恒溫變壓過程與氣相同類過程相比，凝聚相恒溫變壓過程與氣相同類過程相比， G很小可忽略。很小可忽略。: :恒溫恒壓非體積功為恒溫恒壓非體積功為0 0的可逆過的可逆過程程或可逆相變或可逆相變G=07三、化學平衡三、化學平衡BBBBBCynBPC RTKKPPPPKKPPn (平衡）（）（）（）（）BBBBCyBnBCKKyKnC （），其中，其中， 1.1.標準平衡常數標準平衡常數lnlnlnrmrmppGGRTQRTKRTQ 化學反應

5、等溫方程化學反應等溫方程 8四、多組分系統(tǒng)熱力學與相平衡四、多組分系統(tǒng)熱力學與相平衡. .多組分系統(tǒng)熱力學多組分系統(tǒng)熱力學*AAA;pp x*AAABpppp x ：拉烏爾定律， 稀溶液 BBppy：道爾頓分壓定律BBxcBbBpk xk ck b：亨利定律93.3.相圖的結構相圖的結構：單組分（：單組分（P-T圖）包括二相線、一相圖）包括二相線、一相區(qū)和三相點；二組分（區(qū)和三相點；二組分（T-x圖）包括一相區(qū)、二相圖）包括一相區(qū)、二相區(qū)、一相垂直線和三相水平線。區(qū)、一相垂直線和三相水平線。2,FC PCS R R 其中:相律,平衡體系2.2.相平衡相平衡單組分和二組分相圖10五、電化學五、電

6、化學AGkl mmdef kkVccell1KRkRQ nF1()ZQm nMM MMF，：法拉第定律 m m,+ , mvv：離子獨立移動定律， 無限稀釋溶液2 m ()(H O)()()cc溶液難溶鹽難溶鹽Baa aabab m m =11rmGzEF rmGzE F lnRTEKzF rmpESzFT rmRpEQTSzFTT rm rm rmpHGTSEzEFzFTT lnrmGRTK ln( )BBBRTE EazF能斯特（Nernst）方程12六、化學動力學六、化學動力學1/21 = ln2/tk1 lnak tax1d()dxrk axt22()d()drabxk axt1/22

7、1tk a211k t a- xa一級反應微分式積分式半衰期二級反應零級反應AA,02/ 12kct13：指數式)exp(RTEAka)11(ln2112TTREkka：積分式活化能14 1.熱力學第一定律表達式熱力學第一定律熱力學第一定律dUQW152.2.熱力學能熱力學能( (又稱內能又稱內能) )變變2211,mddTTVVTTUCTnCT 對于無相變、無化學變化、不做非膨脹功的封閉系統(tǒng)，理想氣體溫度變化時熱力學能變的計算。163.焓變 (2) (2) (1) (1) )(pVUH2,m1dpHnCT適用于理想氣體單純適用于理想氣體單純pVTpVT變化的一切過程，變化的一切過程，真實氣體

8、的恒壓變溫過程，真實氣體的恒壓變溫過程，純的液體、固體物質壓力變化不大的變溫過程。純的液體、固體物質壓力變化不大的變溫過程。 pVUH 焓的定義式：焓的定義式：17（2 2）,m,mpVCCR此式只適用于理想氣體。此式只適用于理想氣體。 單單原原子子分分子子 RCmV23, RCmP25, 雙雙原原子子分分子子 RCmV25, RCmP27, 4. 熱容（1 1）摩爾熱容）摩爾熱容適用于無相變、無化學變化、非體積功為零的恒壓和恒容過程。適用于無相變、無化學變化、非體積功為零的恒壓和恒容過程。 pmpmpTHnCC /, VmVmVTUnCC /,dQCT185. 體積功的計算（1 1）定義式）

9、定義式 （2 2）適用于理想氣體適用于理想氣體恒壓恒壓過程。過程。 適用于恒外壓過程。適用于恒外壓過程。 （3 3）)()(1212TTnRVVpW dVpWdVpWambamb )(12VVpWamb 19（5 5）（4 4）)/ln()/ln(d121221ppnRTVVnRTVpWVV適用于理想氣體恒溫可逆過程。適用于理想氣體恒溫可逆過程。 適用于適用于CV ,m為常數的理想氣體絕熱過程。為常數的理想氣體絕熱過程。 ,m21()VWUnCTT 206.幾種熱效應 相變熱 蒸發(fā)熱vapH熔化熱fusH升華熱subH相變時的熱力學能在無氣相參與時 UH 在有氣相參與時 ()UHpV HnRT

10、 純物質的相變是在等溫、等壓下進行的，所以相變熱就是相變焓21標準摩爾反應焓 BmCBBmfBmrBHBHH)()( 化學反應熱pVQQnRTVQpQ與之間的關系1. 對凝聚相反應pVQQ2. 對有氣相參與的反應Kirchhoff定律 從一個溫度下的反應焓變，去計算另一溫度下的反應焓變22Clausius 說法 不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他變化。Kelvin 說法 不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?而不引起其他變化。第二類永動機是造不成的3 3 熱力學第二定律熱力學第二定律1.熱力學第二定律232. Carnot 循環(huán) 熱機效率 可逆熱機對環(huán)境所做的功與從高溫熱源所吸的熱

11、之比hWQChhTTTCh1TT Carnot定理 工作于同溫熱源和同溫冷源之間,可逆熱機的效率最大。24 適用于封閉系統(tǒng)、理氣、適用于封閉系統(tǒng)、理氣、CV,m為常數，只為常數，只pVT變化的過程變化的過程（1 1） ,m2121ln(/)ln(/)VSnCTTnRVV ,m2112ln(/)ln(/)pSnCTTnRpp,m21,m21ln(/)ln(/)VpSnCppnCVV（2 2） （3 3） T2112ln(/)ln(/)SnRVVnRpp適用于適用于n n一定、理想氣體、恒溫過程或始末態(tài)溫度相等的過程。一定、理想氣體、恒溫過程或始末態(tài)溫度相等的過程。 ,m21ln(/)pSnCTT

12、適用于適用于n n一定、一定、 Cp,m為常數、任意物質的恒壓過程。為常數、任意物質的恒壓過程。3.3.熵變的計算熵變的計算rd/SQT25相變過程的熵變相變過程的熵變 THS/恒恒T，p下的可逆相變化。下的可逆相變化。不可逆相變，要設計過程。不可逆相變，要設計過程。 標準摩反應熵標準摩反應熵 )B(BmBmrSS2rm2rm1r,m1()( )(/ )dpSTSTCTT 264.4.亥姆霍茲函數的定義亥姆霍茲函數的定義 TSUA5.5.吉布斯函數的定義吉布斯函數的定義 TSHGdAW 即：在等溫過程中，系統(tǒng)Helmholtz自由能的減少值,等于或大于系統(tǒng)對外所做的功。fdGW 即：在等溫、等

13、壓過程中，系統(tǒng)Gibbs自由能的減少值,等于或大于系統(tǒng)對外所做的非膨脹功。276. 熱力學判據(1). 熵判據根據 Clausius不等式則 用熵判據判斷過程是否為自發(fā)過程，一定要用隔離系統(tǒng)。對于隔離系統(tǒng)dQST對絕熱系統(tǒng)0Qd (0)0SQ0不可逆0=可逆.(d )0U VS0不可逆，自發(fā)過程0=可逆，達到平衡28(2). Helmholts自由能判據自發(fā)變化向著Helmholts自由能減小的方向進行f, ,0(d )0T V WA0不可逆，自發(fā)過程0=可逆，達到平衡(3). Gibbs自由能判據自發(fā)變化向著Gibbs自由能減小的方向進行f, ,0(d )0T p WG0mix0G混合前后總

14、焓值不變，沒有混合熱混合是自發(fā)的，有理想的混合熵mixBBBlnSRnx 混合Gibbs自由能小于零，混合是自發(fā)的mixBBBlnGRTnx367. 理想液態(tài)混合物及稀溶液的化學勢B(l)B(l)BlnRTx理想液態(tài)混合物中任一組分B的化學勢表示式稀溶液中溶劑A的化學勢AAA( , )( )lnT pTRTx稀溶液中溶質B的化學勢BB( , )lncT pRTc*BBB( , )lnT pRTxBB( , )lnmT pRTm37 1. 1. 化學反應的方向與限度化學反應的方向與限度 適用于等溫、等壓、不做非膨脹功的封閉系統(tǒng),()T pGBBB rm,T pG（）三個判據完全等效反應自發(fā)向右進

15、行，趨向平衡反應自發(fā)向左進行，趨向平衡反應達到平衡rm,0T pG（） rm,0T pG（） =5 5 化學平衡化學平衡382.2.化學反應的等溫方程化學反應的等溫方程 rm,rm( )lnT ppGGTRTQ （）理想氣體混合物系統(tǒng)Brm,rmBB( )lnT pGGTRTx （）理想液態(tài)混合物系統(tǒng)393.3.標準平衡常數標準平衡常數標準平衡常數的定義為:rm def expGKRTrmlnGRTK 這些公式也適用于任意相態(tài)的化學反應，包括電解質溶液的反應理想氣體混合物反應系統(tǒng)BBBeppKp對于非理想氣體混合物反應系統(tǒng)BBBeppKp代入化學反應等溫式，判斷反應自發(fā)進行的方向40范特霍夫方程微分式范特霍夫方程微分式rm2lnpKHTRT1. 對吸熱反