物理化学整理课件0125课件
392页1、绪论 Introduction,化学现象与物理现象的联系,一、什么是物理化学,化学反应 物理现象,伴随发生,影响,物理化学由此联系出发研究化学反应的普遍规律,物理化学的研究方法,理论基础:热力学、统计力学、量子力学 实验方法:以物理方法为主 数学演绎方法,所以,物理化学是集化学、物理及数学于一身的一门学科。即以物理和数学的方法研究化学问题。,二、物理化学的任务,(1) 化学热力学:方向,限度,能量转换, 宏观性质 (2) 化学动力学:反应速率及机理,(3) 物质结构:宏观性质与微观结构的关系,四、数学准备,例如:复合函数微分法,则,此公式是以下数学处理方法的结果:,令:,则,在y不变的条件下此式两端同除以dx,得,大纲(一) 气体的PVT关系,1、理想气体状态方程 2、理想气体混合物 3、气体的液化及临界参数 4、真实气体状态方程 5、对应状态原理及普遍化压缩因子图,大纲 考试要求,(一) 气体的PVT关系 掌握理想气体状态方程和混合气体的性质(道尔顿分压定律、阿马加分容定律)。 了解实际气体的状态方程(范德华方程)。 了解实际气体的液化和临界性质。 了解对应状态原理与压缩因子图。,第
2、一章 气 体 Chapter 1 Gas,11 理想气体 (Ideal gas),一、理想气体状态方程 (Equation of state for ideal gas),p, V, T, n的意义及单位: Vm:摩尔体积,m3 mol-1 R:摩尔气体常数,8.314 JK-1mol-1,理想气体的定义及方程的用途,定义:在任意温度和压力下都严格服从理想气体状态方程的气体,用途:对于一定量的理想气体,pVT中有一个不独立。所以p可叙述为:将物质的量为n的理想气体置于一个温度为 T体积为V的容器中,气体所具有的压力。,低压实际气体可近似当作理想气体,二、分压定律 (The Law of Partial Pressure),1. 分压:在气体混合物中,定义, pB代表组分气体B对气体混合物压力的贡献。,2. 分压定律:,对理想气体混合物, 在理想气体混合物中,任意组分气体的分压等于同温下该气体在容器中单独存在时的压力,12 实际气体 (Real gas),一、实际气体状态方程 (Equation of state for real gas),问题提出: 用理想气体状态方程计算 实际气体,
3、产生偏差。至今实际气体状态方程已约200个,Van der Waals方程,思想:对实际气体分别做两项修正,方程:,a和b:Van der Waals常数,可查,意义 方程的优缺点:,二、对比状态原理 (The principle of corresponding states),1. 几个概念,(1) 蒸气压:在讨论气液转化时常用,定义:在一定条件下,能与液体平衡共存的它的蒸气的压力,例如:,是液体的性质:表示液体挥发的难易。其大小决定于液体所处的状态(主要决定于温度)。,沸点:蒸气压外压时的温度,通常是指蒸气压101325 Pa,称(正常)沸点。,(2) 临界参数和临界点:,定义:,Tc利用加压手段使气体液化的最高温度,pc在临界温度时使气体液化所需的最小压力,Vc在临界温度和临界压力时气体的摩尔体积,是物性参数,不易测定,(3) 对比参数和对比状态:,定义:,范氏对比方程:,1881年将范氏方程应用于临界点并进行纯数学处理,得到,代入原方程并整理,Van der Waals 对比方程,启示:f (pr, Vr, Tr)=0。即不同气体如果它们具有相同的pr和Tr,则Vr必相同。称
4、它们处在相同对比状态。,2. 对比状态原理:,处在相同对比状态的各种气体(乃至液体),具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)。,(2) 如何求Z:Z不是特性参数,随气体状态而改变,Z = f(T, p),代入对比参数,Zc: Critical compression factor,若满足范氏方程,则,即 Zc3/80.375,实验表明:,Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO,0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30, Zcconst.,于是,处在相同对比状态的各种气体不仅有相近的物性,而且有相同的压缩因子。于是许多人测定Z,结果确是如此。将测量结果绘制成图压缩因子图,如何用图:例 CO2 (304K, 110101325 Pa),Vm=?,本章小结:,气体计算方法,理想气体状态方程,实际气体状态方程,压缩因子图,大纲(二) 热力学第一定律,1、热力学基本概念 2、热力学第一定律 3、恒容热、恒压热、焓 4、热容、恒容变温过程、恒压变温过程 5、焦耳实验,理想气体的热力学能、焓 6、气体可逆膨胀压缩过程 7、相变化过程 8、溶解焓及混
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