內(nèi)蒙古大學(xué)物理化學(xué)上冊(cè)課件

1、白守禮（教授）白守禮（教授）北京化工大學(xué)理學(xué)院北京化工大學(xué)理學(xué)院北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮自我介紹自我介紹l姓名：白守禮 l職稱：教授(博導(dǎo))l教學(xué)：物理化學(xué)主講、研究生指導(dǎo)l科研：應(yīng)用化學(xué)、工業(yè)催化l管理：理學(xué)院分黨委書記l電話：64434899l信箱：北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮Physical ChemistryIntroductionIntroductionChapter 1 The properties of gases Chapter 1 The properties of gases Chapter 2 The first law of

2、thermodynamicsChapter 2 The first law of thermodynamicsChapter 3 The second law of thermodynamics Chapter 3 The second law of thermodynamics Chapter 4 TheChapter 4 The thermodynamics of mixturesthermodynamics of mixturesChapter 5Chapter 5 Chemical equilibrium Chemical equilibrium Chapter 6 Phase equ

3、ilibrium Chapter 6 Phase equilibrium 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮 緒論緒論 Introduction Introduction0.1 什么是物理化學(xué)0.2 物理化學(xué)的內(nèi)容0.3 物理化學(xué)的研究方法0.4 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義0.5 如何學(xué)好物理化學(xué)0.6 物理量的表示及運(yùn)算 0.7 教材與參考書總目錄北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.1 0.1 什么是物理化學(xué)什么是物理化學(xué)l 物理化學(xué)又稱理論化學(xué)，是化學(xué)類的基礎(chǔ)學(xué)科物理化學(xué)又稱理論化學(xué)，是化學(xué)類的基礎(chǔ)學(xué)科也是一門邊緣學(xué)科。也是一門邊緣學(xué)科。l 定義：應(yīng)用物理學(xué)原理和方法

4、研究有關(guān)化學(xué)現(xiàn)定義：應(yīng)用物理學(xué)原理和方法研究有關(guān)化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)過(guò)程的一門科學(xué)。象和化學(xué)過(guò)程的一門科學(xué)。l 它是從物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手它是從物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手來(lái)研究化學(xué)變化基本規(guī)律的一門科學(xué)。來(lái)研究化學(xué)變化基本規(guī)律的一門科學(xué)。北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.1 0.1 什么是物理化學(xué)什么是物理化學(xué)l化學(xué)反應(yīng)中常伴有能量的吸收或放出，化學(xué)反應(yīng)中常伴有能量的吸收或放出， 有壓力有壓力、溫度、密度、形態(tài)等的變化，有光的發(fā)射或吸、溫度、密度、形態(tài)等的變化，有光的發(fā)射或吸收，有聲響，有電動(dòng)勢(shì)、電流等收，有聲響，有電動(dòng)勢(shì)、電流等l放煙火：火藥燃燒的化學(xué)變化過(guò)

5、程中，伴隨有放煙火：火藥燃燒的化學(xué)變化過(guò)程中，伴隨有彩色光、聲響等物理現(xiàn)象彩色光、聲響等物理現(xiàn)象lNaOH+HCl ：中和反應(yīng)，伴隨放熱的物理現(xiàn)象：中和反應(yīng)，伴隨放熱的物理現(xiàn)象l電池：電池反應(yīng)，伴隨電流的物理現(xiàn)象電池：電池反應(yīng)，伴隨電流的物理現(xiàn)象北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.1 0.1 什么是物理化學(xué)什么是物理化學(xué)l物理?xiàng)l件的變化也影響著化學(xué)變化，如：壓力物理?xiàng)l件的變化也影響著化學(xué)變化，如：壓力、溫度、濃度等變化的影響。、溫度、濃度等變化的影響。l加熱可以使加熱可以使NaHCO3發(fā)生分解反應(yīng)。發(fā)生分解反應(yīng)。 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2l加壓可以提高合成氨

6、的產(chǎn)率加壓可以提高合成氨的產(chǎn)率 N2+3H2 2NH3北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.1 0.1 什么是物理化學(xué)什么是物理化學(xué)l化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象之間存在著密切聯(lián)系化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象之間存在著密切聯(lián)系l物理化學(xué)研究的正是這種聯(lián)系物理化學(xué)研究的正是這種聯(lián)系l從這種聯(lián)系中找出化學(xué)反應(yīng)具有普遍性的規(guī)律從這種聯(lián)系中找出化學(xué)反應(yīng)具有普遍性的規(guī)律l物理化學(xué)是研究普遍性的規(guī)律的科學(xué)，而不是物理化學(xué)是研究普遍性的規(guī)律的科學(xué)，而不是研究具體的某個(gè)反應(yīng)。研究具體的某個(gè)反應(yīng)。北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.2 0.2 物理化學(xué)的內(nèi)容物理化學(xué)的內(nèi)容化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)

7、化學(xué)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)l化學(xué)變化的能量效應(yīng) 熱力學(xué)第一定律l化學(xué)變化的方向和限度 熱力學(xué)第二定律l化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速度l化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的具體步驟l 化學(xué)性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系本課程不涉及結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容本課程不涉及結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.3 0.3 物理化學(xué)的研究方法物理化學(xué)的研究方法l 理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，理論與實(shí)驗(yàn)并重理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，理論與實(shí)驗(yàn)并重l 理論上、實(shí)驗(yàn)上均采用與物理學(xué)近似的方法理論上、實(shí)驗(yàn)上均采用與物理學(xué)近似的方法l 如實(shí)驗(yàn)常采用：測(cè)溫度、壓力、濃度，觀顏如實(shí)驗(yàn)常采用：測(cè)溫度、壓力、濃度，觀顏色、聲現(xiàn)象，測(cè)電流、磁場(chǎng)等色、聲現(xiàn)象，測(cè)電流、磁

8、場(chǎng)等 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.3 0.3 物理化學(xué)的研究方法物理化學(xué)的研究方法研究物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，經(jīng)驗(yàn)的研究物質(zhì)的微觀與宏觀的聯(lián)系，用統(tǒng)計(jì)平均，半經(jīng)驗(yàn)半理論的研究物質(zhì)的微觀性質(zhì)，純理論的經(jīng)典熱力學(xué)經(jīng)典熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)量子力學(xué)量子力學(xué)主要理論主要理論本課程不涉及量子力學(xué)內(nèi)容本課程不涉及量子力學(xué)內(nèi)容北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.4 0.4 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義直接的直接的: : 直接的應(yīng)用于實(shí)際過(guò)程l 化學(xué)反應(yīng)：如何提高產(chǎn)率、如何提高速率l 下雪天馬路上撒鹽，可以使雪融化間接的間接的: : 學(xué)會(huì)物理化學(xué)的思維方法l a 實(shí)

9、踐歸納總結(jié)理論實(shí)踐l b 模型演繹推理理論實(shí)踐l c 理想化修正實(shí)際過(guò)程對(duì)實(shí)際應(yīng)用的意義對(duì)實(shí)際應(yīng)用的意義北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.4 0.4 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義對(duì)先行課：對(duì)先行課：鞏固加深已學(xué)課程的印象l 解決如何應(yīng)用高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理的理論l 解決如何從理論上解釋無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的某些結(jié)論對(duì)后序課：對(duì)后序課：是化工、輕工、材料、生物、制藥等類專業(yè)的專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)l 解決化工原理、化工熱力學(xué)主要理論基礎(chǔ)對(duì)學(xué)習(xí)其他課程的意義對(duì)學(xué)習(xí)其他課程的意義北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.4 0.4 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的意義學(xué)習(xí)物理化學(xué)

10、的意義及格水平：及格水平：l 掌握了物理化學(xué)課程內(nèi)容、會(huì)作物理化學(xué)題掌握了物理化學(xué)課程內(nèi)容、會(huì)作物理化學(xué)題中等水平：中等水平：l 掌握物理化學(xué)原理，并會(huì)應(yīng)用物理化學(xué)原理掌握物理化學(xué)原理，并會(huì)應(yīng)用物理化學(xué)原理 （會(huì)應(yīng)用到其它課程）（會(huì)應(yīng)用到其它課程）優(yōu)良水平：優(yōu)良水平：l 學(xué)會(huì)物理化學(xué)的科學(xué)思維方法，并能靈活應(yīng)用學(xué)會(huì)物理化學(xué)的科學(xué)思維方法，并能靈活應(yīng)用什么是學(xué)好了物理化學(xué)什么是學(xué)好了物理化學(xué)北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.5 0.5 如何學(xué)好物理化學(xué) 首先要了解物理化學(xué)課程的特點(diǎn)：l 1 1 理論性強(qiáng)、有的概念相當(dāng)抽象。理論性強(qiáng)、有的概念相當(dāng)抽象。l 2 2 各章節(jié)相互聯(lián)系密

11、切。各章節(jié)相互聯(lián)系密切。l 3 3 理論與計(jì)算并重。理論與計(jì)算并重。l 4 4 大部分公式都有使用條件和適用范圍。大部分公式都有使用條件和適用范圍。物理化學(xué)物理化學(xué)課的特點(diǎn)課的特點(diǎn)北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.5 0.5 如何學(xué)好物理化學(xué) 要學(xué)物理化學(xué)課程就要做到：l1 1 認(rèn)真聽(tīng)講、及時(shí)復(fù)習(xí)，做好習(xí)題、思考題。認(rèn)真聽(tīng)講、及時(shí)復(fù)習(xí)，做好習(xí)題、思考題。l2 2 了解各章節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)，注意概念之間的聯(lián)了解各章節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)，注意概念之間的聯(lián)系，有問(wèn)題不能積累到下一章。系，有問(wèn)題不能積累到下一章。l3 3 注意每個(gè)公式的應(yīng)用條件，切忌死記硬背。注意每個(gè)公式的應(yīng)用條件，切忌死記硬背

12、。l4 4 要有一定的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)。要有一定的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)。學(xué)好學(xué)好物理化學(xué)物理化學(xué)課的課的要求要求北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.6 0.6 物理量的表示及運(yùn)算物理量的表示及運(yùn)算物理量=數(shù)值單位 如:壓力 P=101.325kPa注意事項(xiàng)：l 1物理量不是純數(shù)，是有量綱的。l 2 用物理量表示的方程式中，有加、減、比較時(shí)，要求量綱、單位相同。如：CP,M=58+75.5x10-3(T/K)-17.9x10-6(T/K)2J/mol/K物理量物理量= =數(shù)值數(shù)值單位單位北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.6 0.6 物理量的表示及運(yùn)算物理量的表示及運(yùn)算注

13、意事項(xiàng)：l 3對(duì)數(shù)、指數(shù)中的變量應(yīng)當(dāng)是純數(shù)而不是物理量 ln（X/X）、x/x ，有時(shí)侯X/X也用X代替但仍是純數(shù)。l 4作圖、列表應(yīng)當(dāng)用純數(shù)，不能用物理量。物理量物理量= =數(shù)值數(shù)值單位單位北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮注意事項(xiàng)：l 5采用國(guó)際單位制，可用詞頭。 如：J、 kJl 6“物質(zhì)的量”n，不能叫摩爾數(shù)。 如：n=4mol 稱為物質(zhì)的量等于4摩爾物理量物理量= =數(shù)值數(shù)值單位單位0.6 0.6 物理量的表示及運(yùn)算物理量的表示及運(yùn)算北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.7 0.7 教材與參考書教材與參考書教材：教材：物理化學(xué)上、下冊(cè)，天津大學(xué)物理化學(xué)教物

14、理化學(xué)上、下冊(cè)，天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，高教出版社，第五版研室編，高教出版社，第五版輔助教材：輔助教材：物理化學(xué)例題與習(xí)題北京化工大學(xué)編，化物理化學(xué)例題與習(xí)題北京化工大學(xué)編，化學(xué)工業(yè)出版社學(xué)工業(yè)出版社使用教材使用教材北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮0.7 0.7 教材與參考書教材與參考書主要參考書：主要參考書：物理化學(xué)上、下冊(cè)，南京大學(xué)物付獻(xiàn)彩主編，高教物理化學(xué)上、下冊(cè)，南京大學(xué)物付獻(xiàn)彩主編，高教出版社，第四版出版社，第四版物理化學(xué)上、中、下冊(cè)，華東理工大學(xué)胡英主編，物理化學(xué)上、中、下冊(cè)，華東理工大學(xué)胡英主編，高教出版社高教出版社物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程上，印永嘉，人民教育出版社物理

15、化學(xué)簡(jiǎn)明教程上，印永嘉，人民教育出版社 Physical ChemistryPhysical ChemistrySixth Edition Robert A. Sixth Edition Robert A. AlbertyAlbertyPhysical ChemistryPhysical Chemistry P. W. AtkinsP. W. Atkins參考書參考書北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮緒論就講到這里下節(jié)課再見(jiàn)！北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮第一章第一章 氣氣 體體The properties of gasesThe properties of g

16、ases1-1-! ! 本章基本要求本章基本要求1-11-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型1-21-2道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律1-31-3實(shí)際氣體的實(shí)際氣體的P P、V V、T T性質(zhì)性質(zhì)1-41-4真實(shí)氣體狀態(tài)方程真實(shí)氣體狀態(tài)方程1-51-5實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)1-61-6對(duì)比狀態(tài)原理與壓縮因子圖對(duì)比狀態(tài)原理與壓縮因子圖1-$ 1-$ 本章小結(jié)本章小結(jié) 作業(yè)作業(yè)總目錄北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-！本章基本要求！本章基本要求l 掌握理想氣體狀態(tài)方程掌握理想氣體狀態(tài)方程l 掌握掌握理想氣體的宏觀定義及微

17、觀模型理想氣體的宏觀定義及微觀模型l 掌握分壓、分體積定律及計(jì)算掌握分壓、分體積定律及計(jì)算l 理解真實(shí)氣體與理想氣體的偏差、臨界現(xiàn)象理解真實(shí)氣體與理想氣體的偏差、臨界現(xiàn)象l 掌握飽和蒸氣壓概念掌握飽和蒸氣壓概念l 理解范德華狀態(tài)方程、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮理解范德華狀態(tài)方程、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮因子圖因子圖l 了解對(duì)比狀態(tài)方程及其它真實(shí)氣體方程了解對(duì)比狀態(tài)方程及其它真實(shí)氣體方程第一章北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型一、理想氣體狀態(tài)方程二、氣體常數(shù) R三、理想氣體定義及微觀模型四、理想氣體P、V、T性質(zhì)計(jì)算第一章北京化工

18、大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1.三個(gè)低壓定律l 波義爾定律： 、 V1/P PV=常數(shù)l 蓋呂薩克定律：n 、P VT V/T=常數(shù)l 阿費(fèi)加德羅定律：T 、 P Vn V/n=常數(shù) 且T=273.15K P=101.325kPa 時(shí) 1mol氣體 Vm=22.410-3m3 說(shuō)明：把某個(gè)物理量用說(shuō)明：把某個(gè)物理量用 圈上，表示恒定圈上，表示恒定一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2.理想氣體狀態(tài)方程由三個(gè)低壓定律可導(dǎo)出理想氣體狀態(tài)方程lpV=nRT 或 pVm=R

19、Tl 單位：pPa Vm3 TK nmol 理想氣體狀態(tài)方程由三個(gè)低壓定律導(dǎo)出，因此只適用于低壓氣體。一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮對(duì)實(shí)際氣體p0時(shí)，符合理想氣體方程T一定時(shí) R=8.315 Jmol-1K-1 在 pVmp 圖上 畫線 T 時(shí)pVmp 關(guān)系曲線 外推至p0 pVm為常數(shù) TpVRmp0limpVmp二、氣體常數(shù)二、氣體常數(shù) R R1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮宏觀定義：宏

20、觀定義：在任何溫度、任何壓力均符合理想氣體狀態(tài)方程（ pV=nRT ）的氣體，稱為理想氣體。微觀模型：微觀模型： 分子本身不占體積， 分子間無(wú)相互作用力。對(duì)實(shí)際氣體對(duì)實(shí)際氣體討論：討論： p0時(shí)符合理想氣體行為 一般情況低壓下可近似認(rèn)為是理想氣體 溫度越高、壓力越低，越符合理想氣體三、理想氣體定義及微觀模型三、理想氣體定義及微觀模型1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮l p、知三求一l 理想氣體方程變形，計(jì)算質(zhì)量、密度、體積流量、質(zhì)量流量等。如： /M/p/()l 兩個(gè)狀態(tài)間的計(jì)算。 當(dāng) n 時(shí)：222111TVpT

21、Vp四、理想氣體四、理想氣體p p、V V、T T性質(zhì)計(jì)算性質(zhì)計(jì)算1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮l理想氣體方程變形理想氣體方程變形例子例子 計(jì)算計(jì)算25，101325Pa時(shí)空氣的密度。（空氣的分子時(shí)空氣的密度。（空氣的分子量為量為29） 解：解：四、理想氣體四、理想氣體p p、V V、T T性質(zhì)計(jì)算性質(zhì)計(jì)算1-11-1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型MRTPVnMVm3-3mg25)(273.158.3142910101.325 -3-33mg1.185mg101.185 k北京化工大學(xué)理

22、學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮l兩個(gè)狀態(tài)間的計(jì)算的兩個(gè)狀態(tài)間的計(jì)算的例子例子 兩個(gè)容積均為的玻璃球泡之間用細(xì)管連接（細(xì)兩個(gè)容積均為的玻璃球泡之間用細(xì)管連接（細(xì)管體積可忽略），泡內(nèi)密封標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣，若一球管體積可忽略），泡內(nèi)密封標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣，若一球加熱至加熱至100,100,另另一球維持一球維持00。求該容器內(nèi)的壓力。求該容器內(nèi)的壓力。解：變化前（標(biāo)準(zhǔn)狀況）下解：變化前（標(biāo)準(zhǔn)狀況）下 n=2Pn=2P1 1V/RTV/RT1 1變化后不變變化后不變P PV/RTV/RT2 2 P PV/RTV/RT1 1四、理想氣體四、理想氣體p p、V V、T T性質(zhì)計(jì)算性質(zhì)計(jì)算1-11-1理想氣

23、體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 及微觀模型及微觀模型15.27315.37315.273kPa325.101222VPVPVkPa0 .1172P北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-2 1-2 道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律一、氣體混合物的組成表示二、道爾頓分壓定律三、阿馬格分體積定律四、兩者關(guān)系第一章北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示: : 2 2用體積分?jǐn)?shù)表示用體積分?jǐn)?shù)表示3 3對(duì)理想氣體混合物對(duì)理想氣體混合物BBBBBnnnny混合前各組分體積總和的體積混合前純 BVVBBBB*1-2 1-2 道爾頓定律和

24、阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律一、一、氣體混合物的組成表示氣體混合物的組成表示BBBBBBBynnpnRTpRTnVV/北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1分壓定義分壓定義 混合氣體中某組份混合氣體中某組份B B單獨(dú)存在，且具有與單獨(dú)存在，且具有與混合氣體相同的溫度、體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力混合氣體相同的溫度、體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力稱為組份稱為組份B B的分壓。用的分壓。用P PB B表示。表示。2 2道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律分壓定律分壓定律( (適用于低壓氣體適用于低壓氣體) ) ： 推論：推論：BBPPBByPP1-2 1-2 道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律二二

25、、道爾頓分壓定律、道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律只適用于低壓氣體或理想氣體道爾頓分壓定律只適用于低壓氣體或理想氣體北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1分體積定義分體積定義 混合氣體中某組份混合氣體中某組份B B單獨(dú)存在，且具有與混合單獨(dú)存在，且具有與混合氣體相同的溫度、壓力時(shí)所的體積稱為組份氣體相同的溫度、壓力時(shí)所的體積稱為組份B B的的分體積。用分體積。用B B表示。表示。2 2阿馬格分體積定律阿馬格分體積定律分體積定律分體積定律( (適用于低壓氣體適用于低壓氣體) ) ： 推論：推論：BBVVBByVV1-2 1-2 道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律三三、阿馬格

26、分體積定律阿馬格分體積定律阿馬格分體積定律只適用于低壓氣體或理想氣體阿馬格分體積定律只適用于低壓氣體或理想氣體北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮BBBBYnnVVPPCBCBCBCBYYnnVVPPnRTpV :注意1-2 1-2 道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律四四、兩者關(guān)系、兩者關(guān)系RTnVpBBB 但是RTnpVRTnVpBBBB ,北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-2 1-2 道爾頓定律和阿馬格定律道爾頓定律和阿馬格定律 例：已知混合氣體中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：例：已知混合氣體中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：氯乙烯氯乙烯0.72、氯化氫、

27、氯化氫0.10和乙烯和乙烯0.18。在保持壓力。在保持壓力101.325kPa不變的條件下，用水洗去氯化氫干燥，不變的條件下，用水洗去氯化氫干燥，求剩余干氣體中各組分的分壓力。求剩余干氣體中各組分的分壓力。氯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：氯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：8 .018.072.072.0)(氯乙烯y氯乙烯的分壓：氯乙烯的分壓：kPakPaP06.81325.1018 . 0)(氯乙烯乙烯的分壓：乙烯的分壓：kPakPaP265.20)06.81325.101()(乙烯解：解：剩余干氣體為氯乙烯和乙烯剩余干氣體為氯乙烯和乙烯北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-31-3實(shí)際氣體的實(shí)際氣體

28、的P P、V V、T T性質(zhì)性質(zhì)一、實(shí)際氣體與理想氣體的差別二、壓縮因子第一章北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1-31-3實(shí)際氣體實(shí)際氣體P P、V V、T T性質(zhì)性質(zhì)一、實(shí)際氣體與理想氣體的差別1 1實(shí)際氣體實(shí)際氣體分子本身有體積比分子本身有體積比理想氣體難壓縮理想氣體難壓縮2 2實(shí)際氣體實(shí)際氣體分子間有相互作用力分子間有相互作用力( (以引力為主以引力為主) )比比理想氣體易壓縮理想氣體易壓縮總的結(jié)果：有時(shí)總的結(jié)果：有時(shí)PVPVnRTnRT、有時(shí)有時(shí)PVPV1 Z1 比比理氣難壓縮理氣難壓縮 當(dāng)當(dāng)Z1 Ztc氣體不可液化一段光滑曲線 2. T=tc氣體可液化的最高溫度兩段光

29、滑曲線中間有拐點(diǎn),C點(diǎn) 3 T0，對(duì)反應(yīng)物B0可能進(jìn)行, B(隔)0)0， S(S(環(huán)環(huán))0)0系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，環(huán)境并沒(méi)有經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，環(huán)境并沒(méi)有經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)l-10-10、101.325kPa101.325kPa過(guò)冷水結(jié)成同溫度下冰，則該過(guò)冷水結(jié)成同溫度下冰，則該過(guò)程中過(guò)程中 S S是大于是大于0 0、小于、小于0 0還是等于還是等于0 0。 解：解： S0S0，冰比水的無(wú)序度小，這不是絕熱。冰比水的無(wú)序度小，這不是絕熱。3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍

30、茲函數(shù)定義：A=U-TS 稱為亥姆霍茲函數(shù)(自由能)單位： J 或 kJ特點(diǎn)：狀態(tài)函數(shù)，廣延性質(zhì)。亥姆霍茲函數(shù)是人為定義的函數(shù)本身沒(méi)有明確的物理意義。亥姆霍茲函數(shù)無(wú)法得到絕對(duì)值，只能計(jì)算變化過(guò)程的改變量。四四、亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)判據(jù)由由熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式（克勞修斯不等式）熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式（克勞修斯不等式） 不可逆不可逆 不可逆不可逆由由dSdS Q Q/T(/T(環(huán)環(huán)) ) 可逆可逆 得：得

31、：T(T(環(huán)環(huán)) )dSdS Q Q 可逆可逆dUdU= = Q+Q+ W W Q Q= =dUdU- - W W= =dUdU+P+P( (環(huán)環(huán)) )dVdV- - W W T( T(環(huán)環(huán)) )dSdSdU+dU+P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV- - W W 即：即： 不可逆不可逆 dU+dU+P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV-T(-T(環(huán)環(huán)) )dSdS W W 可逆可逆四四、亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)判據(jù) 不

32、可逆不可逆dU+dU+P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV-T(-T(環(huán)環(huán)) )dSdS W W 可逆可逆對(duì)恒溫、恒容過(guò)程對(duì)恒溫、恒容過(guò)程: : P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV=0,T(=0,T(環(huán)環(huán)) )dSdS= =d(TSd(TS) ) 不可逆不可逆 不可逆不可逆dU-d(TS)dU-d(TS) W W 可逆可逆 dAdA= =d(Ud(U-TS)-TS) W W 可逆可逆四四、亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)判據(jù)對(duì)恒

33、溫、恒容過(guò)程對(duì)恒溫、恒容過(guò)程: : 不可逆不可逆 d dT,VT,VA A W W 可逆可逆 不可逆不可逆 T,VT,VA AW W 可逆可逆（此判據(jù)適用條件恒溫、恒容過(guò)程）四四、亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)判據(jù)對(duì)恒溫、恒容對(duì)恒溫、恒容且且W W =0=0過(guò)程過(guò)程: : 不可逆不可逆 d dT,VT,VA A0 0 可逆可逆 不可逆不可逆 T,VT,VA A0 0 可逆可逆（此判據(jù)適用條件恒溫、恒容過(guò)程且W=0）四

34、四、亥姆霍茲函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)定義：定義：G=H-TS=U+PV-TS G=H-TS=U+PV-TS 稱為吉布斯函數(shù)稱為吉布斯函數(shù)( (自由焓自由焓) )單位：?jiǎn)挝唬?J J 或或 kJkJ特點(diǎn)：特點(diǎn)：狀態(tài)函數(shù)，廣延性質(zhì)。狀態(tài)函數(shù)，廣延性質(zhì)。吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)是人為定義的函數(shù)本身沒(méi)有明確的物理是人為定義的函數(shù)本身沒(méi)有明確的物理意義。意義。吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)無(wú)法得到絕對(duì)值，只能計(jì)算變化無(wú)法得到絕對(duì)值，只能計(jì)算變化過(guò)程的改變量

35、。過(guò)程的改變量。五五、吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮吉布斯函數(shù)判據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù) 不可逆不可逆dU+dU+P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV-T(-T(環(huán)環(huán)) )dSdS W W 可逆可逆對(duì)恒溫、恒壓過(guò)程對(duì)恒溫、恒壓過(guò)程: : P P( (環(huán)環(huán)) )dVdV= =d(PV),Td(PV),T( (環(huán)環(huán)) )dSdS= =d(TSd(TS) )dU+d(PV)-d(TS)dU+d(PV)-d(TS) W W 不可逆不可逆dGdG= =d(U+PVd(U+PV-

36、TS)-TS) W W 可逆可逆五五、吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮吉布斯函數(shù)判據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù) 對(duì)恒溫、恒壓過(guò)程對(duì)恒溫、恒壓過(guò)程: :不可逆不可逆 d dT,PT,PG G W W 可逆可逆 不可逆不可逆 T,PT,PG GW W 可逆可逆（此判據(jù)適用條件恒溫、恒壓過(guò)程）（此判據(jù)適用條件恒溫、恒壓過(guò)程）五五、吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守

37、禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮吉布斯函數(shù)判據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù) 對(duì)恒溫、恒壓且對(duì)恒溫、恒壓且W W =0=0過(guò)程過(guò)程: : 不可逆不可逆 d dT,PT,PG G0 0 可逆可逆 不可逆不可逆 T,PT,PG G0 0 可逆可逆（此判據(jù)適用條件恒溫、恒壓過(guò)程且（此判據(jù)適用條件恒溫、恒壓過(guò)程且W W =0=0）五五、吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)及其判據(jù)及其判據(jù)3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1. 1. A A的物理意義的物理意義A A是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義特定過(guò)程

38、特定過(guò)程 A A有物理意義有物理意義恒溫時(shí)：恒溫時(shí)： A=A= U-TU-T S=S= U-U-Q Qr r= =W Wr r恒溫、恒容時(shí)：恒溫、恒容時(shí)： A=A=W Wr r 六、六、 A A、 G G 、 H H的物理意義的物理意義3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2. 2. G G的物理意義的物理意義G G是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義特定過(guò)程特定過(guò)程 G G有物理意義有物理意義恒溫、恒壓時(shí)：恒溫、恒壓時(shí)： G=G=W Wr r六、六、 A A、 G

39、 G 、 H H的物理意義的物理意義3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮3. 3. H H的物理意義的物理意義H H也是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義也是人為定義的函數(shù)，本身沒(méi)有物理意義特定過(guò)程特定過(guò)程 H H有物理意義有物理意義恒壓、恒壓、W W =0=0時(shí)：時(shí)： H=QH=Q六、六、 A A、 G G 、 H H的物理意義的物理意義3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮3-5 3-5 The

40、second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算二、理想氣體混合過(guò)程熵變計(jì)算二、理想氣體混合過(guò)程熵變計(jì)算三、理想氣體三、理想氣體 A A、 G G的的計(jì)算計(jì)算四、綜合例題四、綜合例題 第三章北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1理想氣體理想氣體純純PVTPVT變化任意過(guò)程變化任意過(guò)程對(duì)對(duì)理想氣體理想氣體可逆純可逆純PVTPVT變化：變化：dUdU= = Q Qr r+ + W Wr r= = Q Qr r-PdV-PdV Q Qr

41、r= =dU+PdU+PdVdV= =nCnCV,mV,mdT+(nRT/V)dVdT+(nRT/V)dV 態(tài)態(tài)1 1（P P1 1V V1 1T T1 1）態(tài)態(tài)2 2（P P2 2V V2 2T T2 2）一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算21,2121)/(TdVVnRTdTnCTQSmVr3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1理想氣體理想氣體純純PVTPVT變化任意過(guò)程變化任意過(guò)程一、理想

42、氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算2112,21lnTTmVVVnRdTTnCS1212,21,lnln:VVnRTTnCSCmVmV為常數(shù)時(shí)當(dāng)在公式推倒過(guò)程中加入了可逆的條件，但S是狀態(tài)函數(shù)的改變量，與途徑無(wú)關(guān)。3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1理想氣體理想氣體純純PVTPVT變化任意過(guò)程變化任意過(guò)程將將PV=PV=nRTnRT及及C CP,mP,m= =C CV,mV,m+R+R代入前面的公式，

43、則：代入前面的公式，則：一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算2112,21lnTTmPPPnRdTTnCS1212,21,lnln:PPnRTTnCSCmPmP為常數(shù)時(shí)當(dāng)12,12,21lnln:PPnCVVnCSmVmP還可推出3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮1 1理想氣體理想氣體純純PVTPVT變化任意過(guò)程變化任意過(guò)程對(duì)理想氣體當(dāng)對(duì)理想氣體當(dāng)一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算:,為常數(shù)時(shí)

44、或當(dāng)mPmVCC12,12,21lnlnPPnCVVnCSmVmP1212,21lnlnPPnRTTnCSmP1212,21lnlnVVnRTTnCSmV3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2理想氣體理想氣體恒溫過(guò)程恒溫過(guò)程用定義式推導(dǎo)用定義式推導(dǎo), ,恒溫可逆過(guò)程：恒溫可逆過(guò)程： 一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算1212ln)/ln(VVnRTVVnRTTQTQSrr1212lnlnPPnR

45、VVnRS( (理想氣體、恒溫理想氣體、恒溫) )3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮2 2理想氣體理想氣體恒溫過(guò)程恒溫過(guò)程對(duì)對(duì) 恒溫時(shí)恒溫時(shí)對(duì)對(duì) 恒溫時(shí)恒溫時(shí)一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算1212lnlnPPnRVVnRS1212,21lnlnPPnRTTnCSmP1212,21lnlnVVnRTTnCSmV3-5 3-5 The second law inThe second law in

46、action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮3 3理想氣體理想氣體恒容過(guò)程恒容過(guò)程用定義式推導(dǎo)用定義式推導(dǎo), ,恒容過(guò)程：恒容過(guò)程： 一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算12,ln21TTnCTdTnCTdUTQSmVTTmVV12,12,lnlnPPnCTTnCSmVmV( (理想氣體、恒理想氣體、恒容容) )dTnCdUQmVV,3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ide

47、al gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮3 3理想氣體理想氣體恒容過(guò)程恒容過(guò)程對(duì)對(duì) V V2 2=V=V1 1時(shí)時(shí)對(duì)對(duì) V V2 2=V=V1 1時(shí)時(shí)一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算1212,21lnlnVVnRTTnCSmV12,12,21lnlnPPnCVVnCSmVmP12,12,lnlnPPnCTTnCSmVmV3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮4 4理想氣體理

48、想氣體恒壓過(guò)程恒壓過(guò)程用定義式推導(dǎo)用定義式推導(dǎo), ,恒壓過(guò)程：恒壓過(guò)程： 一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算12,ln21TTnCTdTnCTdHTQSmPTTmPP12,12,lnlnVVnCTTnCSmPmP( (理想氣體、恒理想氣體、恒壓壓) )dTnCdHQmPP,3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮3 3理想氣體理想氣體恒壓過(guò)程恒壓過(guò)程對(duì)對(duì) P P2 2=P=P1 1時(shí)時(shí)對(duì)對(duì) P P2 2

49、=P=P1 1時(shí)時(shí)一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算12,12,21lnlnPPnCVVnCSmVmP1212,21lnlnPPnRTTnCSmP12,12,lnlnVVnCTTnCSmPmP3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮4 4理想氣體理想氣體絕熱可逆過(guò)程：絕熱可逆過(guò)程： S=0所以所以絕熱可逆過(guò)程的過(guò)程方程可以寫成絕熱可逆過(guò)程的過(guò)程方程可以寫成一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算2211

50、12,12,0lnlnVPVPPPCVVCSmVmPm1221111212,0lnlnPTPTPPRTTCSmPm1221111212,0lnlnVTVTVVRTTCSmVm3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮5 5理想氣體理想氣體絕熱恒外壓過(guò)程：絕熱恒外壓過(guò)程： S0用熱力學(xué)第一定律學(xué)的方法計(jì)算始終態(tài)參數(shù)用熱力學(xué)第一定律學(xué)的方法計(jì)算始終態(tài)參數(shù)一、理想氣體一、理想氣體SS的計(jì)算的計(jì)算P(環(huán))(V2-V1)

51、，()再代入再代入SS的三個(gè)計(jì)算式之一的三個(gè)計(jì)算式之一3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮例：某容器，其中有例：某容器，其中有N2(g)和和Ar(g)的混合氣體，溫的混合氣體，溫度為度為298K，壓力為，壓力為404kPa，經(jīng)絕熱可逆膨脹到，經(jīng)絕熱可逆膨脹到273K，303kPa，試確定該混合氣體的組成（用摩爾，試確定該混合氣體的組成（用摩爾分?jǐn)?shù)表示）。已知：混合氣體可視為理想氣體混合分?jǐn)?shù)表示）。已知：混

52、合氣體可視為理想氣體混合物。物。N2(g)的的Cv,m=2.5R，Ar(g)的的Cv,m=1.5R。容器的。容器的熱容可忽略不計(jì)。熱容可忽略不計(jì)。 3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮解：經(jīng)絕熱可逆過(guò)程解：經(jīng)絕熱可逆過(guò)程 S S =00lnln1212,PPnRTTCnSmP0404303ln298273ln, RCmPRCmP283.3,)A()N(1)N()N(,22,2,rCyCyCmPmPmP)1

53、5.1)(N(1()15.2)(N(283.322RyRyR783.0)N(2y217.0783.01)A(ry3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮注意：混合理想氣體中存在注意：混合理想氣體中存在)B(,mVBBmVCyC)B(,mPBBmPCyCBBBy3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases Th

54、e ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮例例: : 1mol1mol、298K298K、1013.25kPa1013.25kPa理想氣體，用理想氣體，用348348K K的恒溫?zé)嵩矗诘暮銣責(zé)嵩?，?06.625506.625kPakPa恒定外壓下加熱至與恒定外壓下加熱至與外界平衡外界平衡, ,判斷該過(guò)程是否可以進(jìn)行。判斷該過(guò)程是否可以進(jìn)行。求求 S S、 S(S(環(huán)環(huán)) )、 S(S(隔隔) )。 ( (已知已知 V,mV,m=20.79J=20.79J molmol-1-1 K K-1-1) ) 3-5 3-5 The second law inThe

55、second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮解解: : T T1 1=298K P(=298K P(環(huán)環(huán))= 506.625)= 506.625kPakPa T T2 2=348K=348KP P1 1=1013.25kPa T(=1013.25kPa T(環(huán)環(huán))=348)=348K PK P2 2=506.625kPa=506.625kPa n=1mol n=1mol n=1mol n=1mol S S=nC=nCV,mV,mln(Tln(T2 2/T/T1 1)+n

56、Rln(V)+nRln(V2 2/V/V1 1) ) KJKJS/277.10)625.50629825.1013348ln314. 81298348ln79.201 (13-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮 S(S(環(huán)環(huán))=-)=-Q/T(Q/T(環(huán)環(huán)) ), ,要先求要先求Q,Q=Q,Q= U-WU-W U=nU=nC CV,mV,m(T(T2 2-T-T1 1)=1039.5J)=1039.5JW=

57、-P(W=-P(環(huán)環(huán))()(V V2 2-V-V1 1)=-P()=-P(環(huán)環(huán))()(nRTnRT2 2/P/P2 2-nRT-nRT1 1/P/P1 1)=-1654.5J)=-1654.5JQ=Q= U-W=2694JU-W=2694J S(S(環(huán)環(huán))=-)=-Q/T(Q/T(環(huán)環(huán))=-2694)=-2694J/348K=-7.741J/KJ/348K=-7.741J/K S(S(隔隔)=)= S+S+ S(S(環(huán)環(huán))=2.536)=2.536J/KJ/K0 0 隔離系統(tǒng)自發(fā)過(guò)程隔離系統(tǒng)自發(fā)過(guò)程3-5 3-5 The second law inThe second law in actio

58、n:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮不同種氣體恒溫混合不同種氣體恒溫混合 nA B nB 恒溫混合 S 、B nA+nB T VA1 T VB1 S(環(huán))=0 T V2 二二、理想氣體、理想氣體混合過(guò)程混合過(guò)程SS的計(jì)算的計(jì)算TS(混合)= SB= nRln(V2/VB1)TS(混合)=nRln(V2/VA1)+nRln(V2/VB1)不同種氣體混合不同種氣體混合, ,每種氣體都可以充滿終態(tài)體積每種氣體都可以充滿終態(tài)體積3-5 3-5 The second law inThe second law

59、in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮啊二二、理想氣體、理想氣體混合過(guò)程混合過(guò)程SS的計(jì)算的計(jì)算同種氣體恒溫混合同種氣體恒溫混合,分別將分別將n n B B和和 n n B B 的的B B物質(zhì)由始態(tài)變物質(zhì)由始態(tài)變到態(tài)終，它們的熵變之和就是總熵變到態(tài)終，它們的熵變之和就是總熵變同種氣體恒溫混合同種氣體恒溫混合 B nB B nB 恒溫混合 S B nB+nB T P1 P1 S(環(huán))=0 T P2 TS(混合)=-nRln(P2/ P1)-nRln(P2/ P1)同種氣體混合同種氣體混合

60、, ,每部分氣體不是都可以充滿終態(tài)體積每部分氣體不是都可以充滿終態(tài)體積3-5 3-5 The second law inThe second law in action:action: The ideal gases The ideal gases 北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮北京化工大學(xué)理學(xué)院白守禮* *3 3不同種氣體不同恒溫混合不同種氣體不同恒溫混合 nA B nB 恒溫混合 S 、B nA+nB TA1 VA1 TA1 VB1 S(環(huán))=0 T2 V2 二二、理想氣體、理想氣體混合過(guò)程混合過(guò)程SS的計(jì)算的計(jì)算 S(S(混合混合) )= S SB B= = nnC CV,mV,mln(Tln