朱文濤物化課件 1 緒論,理氣.ppt

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1、作業(yè):3,5,6,7,13閱讀:A.1.1?1.4答疑:每周二，晚7:30-9:30化學(xué)館226緒論Introduction化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系一、什么是物理化學(xué)化學(xué)反應(yīng)物理現(xiàn)象伴隨發(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)的研究方法理論基礎(chǔ)：熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法：以物理方法為主數(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(wèn)題。二、物理化學(xué)的任務(wù)(1)化學(xué)熱力學(xué)：方向，限度，能量轉(zhuǎn)換，宏觀性質(zhì)(2)化學(xué)動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)速率及機(jī)理(3)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)學(xué)習(xí)方法物

2、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)備例如：復(fù)合函數(shù)微分法則此公式是以下數(shù)學(xué)處理方法的結(jié)果：令：則在y不變的條件下此式兩端同除以dx，得五、教材和參考書教材：朱文濤.《物理化學(xué)中的公式與概念》朱文濤.《物理化學(xué)》參考書：傅獻(xiàn)彩等.《物理化學(xué)》天津大學(xué).《物理化學(xué)》胡英.《物理化學(xué)》Ira.N.Levine.PhysicalChemistryP.W.Atkins.PhysicalChemistry第一章氣體Chapter1Gas1－1理想氣體(Idealgas)一、理想氣體狀態(tài)方程(Equationofstateforidealgas)

3、p,V,T,n的意義及單位：Vm：摩爾體積，m3·mol-1R：摩爾氣體常數(shù)，8.314J·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(duì)于一定量的理想氣體，pVT中有一個(gè)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(gè)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(wú)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(TheLawofPartialPressure)1.分壓：在氣體混合物中，定義∴pB代表組分氣體B對(duì)氣體混合物壓力的貢獻(xiàn)。2.分壓定律：對(duì)理想氣體混合物

4、∴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(shí)的壓力1－2實(shí)際氣體(Realgas)一、實(shí)際氣體狀態(tài)方程(Equationofstateforrealgas)問(wèn)題提出：用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)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(gè)VanderWaals方程思想：對(duì)實(shí)際氣體分別做兩項(xiàng)修正方程：a和b：VanderWaals常數(shù)，可查，意義方程的優(yōu)缺點(diǎn)：二、對(duì)比狀態(tài)原理(Theprincipleofcorrespondingstates)1.幾個(gè)概念(1)蒸氣壓：在討論氣－液轉(zhuǎn)化時(shí)常用定義：在一定條件下，能與液體平衡共存的它的蒸氣

5、的壓力水水蒸氣,pT=const.例如：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(shí)的溫度，通常是指蒸氣壓＝101325Pa，稱(正常)沸點(diǎn)。(2)臨界參數(shù)和臨界點(diǎn)：定義：Tc——利用加壓手段使氣體液化的最高溫度pc——在臨界溫度時(shí)使氣體液化所需的最小壓力Vc——在臨界溫度和臨界壓力時(shí)氣體的摩爾體積是物性參數(shù)不易測(cè)定(3)對(duì)比參數(shù)和對(duì)比狀態(tài)：定義：范氏對(duì)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，得到代入原方程并整理VanderWaals對(duì)比方程啟示：f(pr,Vr,Tr)=0。即不同氣體如果它們

6、具有相同的pr和Tr，則Vr必相同。稱它們處在相同對(duì)比狀態(tài)。2.對(duì)比狀態(tài)原理：處在相同對(duì)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(jì)算實(shí)際氣體(Calculationofrealgaseswithcompressionfactorfigure)(1)Z的意義：壓縮因子。Z與1的差值代表氣體對(duì)理想氣體的偏差程度，理想氣體的Z＝1。(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)代入對(duì)比參數(shù)∴Zc:Criticalcompressionfactor若滿足范氏方程，則即Zc＝3/8＝0.375實(shí)

7、驗(yàn)表明：NeArCH4CF4O2N2CO0.310.290.290.280.290.290.30∴Zc≈const.于是處在相同對(duì)比狀態(tài)的各種氣體不僅有相近的物性，而且有相同的壓縮因子。于是許多人測(cè)定Z，結(jié)果確是如此。將測(cè)量結(jié)果繪制成圖——壓縮因子圖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如何用圖：例CO2(304K,110×101325Pa)，Vm=?本章小結(jié)：氣體計(jì)算方法理想氣體狀態(tài)方程實(shí)際氣體狀態(tài)方程壓縮因子圖