物理化学-清华大学

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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三、物理化学学习方法物理化学的重要性物理化学的学科特点：公式、概念、方法学习方法四、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

2、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。第一章气体Chapter1Gas1－1理想气体(Idealgas)一、理想气体状态方程(Equationofstateforidealgas)p,V,T,n的意义及单位：Vm：摩尔体积，m3·mol

3、-1R：摩尔气体常数，8.314J·K-1·mol-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。理想气体的微观模型：分子是几何点无分子间力低压实际气体可近似当作理想气体二、分压定律(TheLawofPartialPressure)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

4、力1－2实际气体(Realgas)一、实际气体状态方程(Equationofstateforrealgas)问题提出：用理想气体状态方程计算实际气体，产生偏差。至今实际气体状态方程已约200个VanderWaals方程思想：对实际气体分别做两项修正方程：a和b：VanderWaals常数，可查，意义方程的优缺点：二、对比状态原理(Theprincipleofcorrespondingstates)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水水蒸气,pT=const.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

5、(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＝101325Pa，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VanderWaals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

6、相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)。三、用压缩因子图计算实际气体(Calculationofrealgaseswithcompressionfactorfigure)(1)Z的意义：压缩因子。Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z＝1。(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:Criticalcompressionfactor若满足范氏方程，则即Zc＝3/8＝0.375实验表明：NeArCH4CF4O2N2CO0.310.290.290.280.290.290.30∴Zc≈const.于是处在相同对比状态的各种气

7、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Tr=1pr=1.5Z=0.25110×101325Pa·Vm=0.25×8.314J·K-1·mol-1×304K解得：Vm=5.67×10-5m3·mol-1如何用图：例CO2(304K,110×101325Pa)，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