物理化學(xué)-2010秋冬課件第1大節(jié)

作業(yè): 3,

5,

6,

7,13（每周四交）閱讀:

A.

1.11.4答疑:

每周四

3:30～5:30,

PM人環(huán)樓-209通知：第二周的課調(diào)至第三周（具體時間地點(diǎn)由課代表通知）緒論

Introduction一、

物理化學(xué)（理論化學(xué)）化學(xué)無機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)分析化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動力學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)電化學(xué)界面化學(xué)化學(xué)反應(yīng)

物理現(xiàn)象化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系伴隨發(fā)生影響物理化學(xué)由此聯(lián)系出發(fā)研究化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律物理化學(xué)的研究方法(1)理論基礎(chǔ)：熱力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)

(2)實(shí)驗(yàn)方法：以物理方法為主(3)數(shù)學(xué)演繹方法所以，物理化學(xué)是集化學(xué)、物理及數(shù)學(xué)于一身的一門學(xué)科。即以物理和數(shù)學(xué)的方法研究化學(xué)問題。二、物理化學(xué)的任務(wù)化學(xué)熱力學(xué)：方向，限度，能量轉(zhuǎn)換，宏觀性質(zhì)化學(xué)動力學(xué)：反應(yīng)速率及機(jī)理物質(zhì)結(jié)構(gòu)：宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法物理化學(xué)的重要性物理化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)：公式、概念、方法學(xué)習(xí)方法四、數(shù)學(xué)準(zhǔn)備

語言表達(dá)

數(shù)學(xué)表達(dá)例如：z=z(x,y)z與x無關(guān)（

z不隨x變化）

y

x

z

0dz是全微分與積分路徑無關(guān)2zz1dzdz

0z是物質(zhì)的性質(zhì)（是狀態(tài)函數(shù)）

y

z

x

y

x

z

x

F

F

F

z

則

x

則

dF

F

dx

F

dz

x

z

z

x

y

z

x

y

x

x

z

x

F

F

F

z

此公式是以下數(shù)學(xué)處理方法的結(jié)果：令：F

f

x,z在y不變的條件下此式兩端同除以dx，得多元函數(shù)例如：復(fù)合函數(shù)微分法F

f

x,

z(x,

y)五、和參考書：濤.《物理化學(xué)》濤.《物理化學(xué)中的公式與概念》參考書：等.《物理化學(xué)》.《物理化學(xué)》，等.《物理化學(xué)》Ira.

N.Levine

.

Physical

ChemistryP.

W.

Atkins

.

Physical

Chemistry六、課程安排與成績記錄課程安排物理化學(xué)A(2)化學(xué)熱力學(xué)及其應(yīng)用物理化學(xué)A(1)統(tǒng)計熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用電化學(xué)界面化學(xué)化學(xué)動力學(xué)總成績期中考試平時成績(40%)

作業(yè)小測驗(yàn)期末考試(60%)第一章§1－1氣

體

Chapter

1

Gas理想氣體(Ideal

gas)一、理想氣體狀態(tài)方程(Equation

of

state

for

ideal

gas)pV

nRTpVm

RTp,V,T,n的意義及單位：

Vm：摩爾體積，m3·

mol-1R：摩爾氣體常數(shù)，8.314

J·K

-1·mol

-1理想氣體的定義及方程的用途定義：在任意溫度和壓力下都嚴(yán)格服從理想氣體狀態(tài)方程的氣體用途：對于一定量的理想氣體，pVT中有一個不獨(dú)立。所以p可敘述為：將物質(zhì)的量為n的理想氣體置于一個溫度為T體積為V的容器中，氣體所具有的壓力。理想氣體的微觀模型：分子是幾何點(diǎn)無分子間力低壓實(shí)際氣體可近似當(dāng)作理想氣體二、分壓定律(The

Law

of

Partial

Pressure)1.分壓：在氣體混合物中，定義pB

xB

p

pB

xB

p

pxB

pB

B

B∴pB代表組分氣體B對氣體混合物壓力的貢獻(xiàn)。2.

分壓定律：對理想氣體混合物V

(nxB

)RT

nB

RTV

VB

nRT

xpB

pxB∴在理想氣體混合物中，任意組分氣體的分壓等于同溫下該氣體在容器中單獨(dú)存在時的壓力§1－2

實(shí)際氣體(Realgas)一、實(shí)際氣體狀態(tài)方程(Equation

of

state

for

real

gas)問題提出：pV

nRTpVm

RT用理想氣體狀態(tài)方程計算實(shí)際氣體，產(chǎn)生偏差。至今實(shí)際氣體狀態(tài)方程已約200個Van

der

Waals方程思想：對實(shí)際氣體分別做兩項(xiàng)修正方程：

p

a

(V

b)

RTmV

2

m

V

2

p

n2a

(V

nb)

nRTa和b：Van

der

Waals常數(shù)，可查，意義方程的優(yōu)缺點(diǎn)：二、對比狀態(tài)原理(Theprinciple

of

corresponding

states)水蒸氣,pT=const.幾個概念蒸氣壓：在

氣－液轉(zhuǎn)化時常用定義：在一定條件下，能與液體平衡共存的它的蒸氣的壓力例如：水是液體的性質(zhì)：表示液體揮發(fā)的難易。其大小決定于液體所處的狀態(tài)(主要決定于溫度)。沸點(diǎn)：蒸氣壓＝外壓時的溫度，通常是指蒸氣壓＝101325

Pa，稱(正常)沸點(diǎn)。(2)

臨界參數(shù)和臨界點(diǎn)：定義：Tc——利用加壓

使氣體液化的最高溫度pc——在臨界溫度時使氣體液化所需的最小壓力Vc——在臨界溫度和臨界壓力時氣體的摩爾體積是物性參數(shù)不易測定(3)對比參數(shù)和對比狀態(tài)：定義：TcTr

T

pcpr

p

VcVr

Vm范氏對比方程：1881年將范氏方程應(yīng)用于臨界點(diǎn)并進(jìn)行純數(shù)學(xué)處理，得到3a

3p

V

2

b

1Vc3

TcR

8

pcVcVr

Tr1

83

33

pr

2

Vr

c

c代入原方程并整理Van

der

Waals

對比方程啟示：f

(pr,Vr,Tr)=0。即不同氣體如果它們具有相同的

pr和Tr，則Vr必相同。稱它們處在相同對比狀態(tài)。2.

對比狀態(tài)原理：處在相同對比狀態(tài)的各種氣體(乃至液體)，具有相近的物性(如摩爾熱容、膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)、黏度等)。三、用壓縮因子圖計算實(shí)際氣體(Calculation

of

real

gases

withcompression

factor

figure)pV

ZnRT

pVm

ZRT(1)Z的意義：壓縮因子。Z與1的差值代表氣體對理想氣體的偏差程度，理想氣體的Z＝1?？蓽y。pV

ZnRT

pVm

ZRT(2)如何求Z：Z不是特性參數(shù)，隨氣體狀態(tài)而改變Z

=

f(T,

p)RTR(TcTr

)Z

pVm

(

pc

pr

)(VcVr

)代入對比參數(shù)rcRTc

Tr

T

Z

prVr

pcVc

prVr∴Z

f

(Zc

,

pr

,Tr

)Zc:

Critical

compression

factor3

TcR

8

pcVc若滿足范氏方程，則c即Z

＝3/8＝0.375實(shí)驗(yàn)表明：Ne

Ar

CH4

CF