物化总结

物理化学第一章第二章的课后笔记，供大家参考。

物理化学

• 绪论
  • 物理化学的研究内容
    • 化学热力学：方向限度，能量转换宏观性质
    • 化学动力学：反映的速率和机理问题
    • 物质结构：宏观性质和微观性质的结构
  • 物理化学的研究方法：
    • 物理化学的研究方法 (1)理论基础：热力学、统计力学、量子力学 (2)实验方法：以物理方法为主 (3)归纳和演绎的方法 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。
• 气体的pvt关系
  • 理想气体状态方程
    • • p:压力为pa;v:体积
      • T:温度K;
    • 适当变形后可相互计算p,V,T,n,m,M,
    • 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
    • 理想气体微观模型：1、分子是几何点：无分子间力
    • 真实气体分子间既有吸引力，也有排斥力。 吸引力- 分子相距较远时，有范德华引力； 排斥力- 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。 Lennard-Jones(兰纳德-琼斯）理论： E =E吸引十E排斥
  • 理想气体混合物的分压定律和分体积定律
    • 分压定律
      • 对于理想气体混合物
        • 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的压力，即为道尔顿分压定律
        • 低压下的真实气体混合物近似服从道尔顿分压定律
    • 分体积定律
      • 理想气体混合物：混合气体的总体积等于混合气体中各组分气体在与混合气体具有相同温度和相同压力条件下单独存在所占有的体积之和，这就是分体积定律，只适用于理想气体混合物，但是低压下的真实气体混合物近似服从分体积定律。
  • 真实气体状态方程
    • 真实气体的pVm——p图及波义尔温度：温度T一定时，理想气体的pVm与压力无关，但真实气体的pVm与压力有关，在同一温度下不同气体或同一气体不同温度下：(1)pVm随p增加而上升；(2)pVm随p增加，但开始不变，然后再增加 (3)pVm随p增加，但先下降后上升。
    • 对于任何气体都有一个特殊的温度，波义尔温度
      • 在该温度下，压力趋近于零，等温线斜率为零
      • 当T=Tb:p增加个，pVm开始不变，然后增加； 当T<Tb:p增加个，pm先下降，后增加。
    • 范德华方程
  • 对应状态原理及普遍化压缩因子图
    • Z是压缩因子
      • • 物理意义 当Z=1真实气体与理想气体没有偏差 当Z>1真实气体比理想气体难压缩 当Z<1真实气体比理想气体易压缩 注意：压缩因子的大小只表明是否容易压缩 （与是否容易液化无关）
  • 真实气体的液化及临界参数
    • 分子之间存在吸引力的事实是，在一定的温度范围内，只要是加足够大的压力，任何气体都可以凝聚成液体，该过程称为气体的液化。
    • 饱和蒸气压：物质在一定的温度下液气平衡共存时蒸汽的压力
      • 液气平衡共存时的气体称为饱和蒸汽，液体称为饱和液体
      • 液体在某一温度下的饱和蒸气压也是在该温度下使其蒸汽液化所施加的最小压力。
      • 液体饱和蒸气压影响因素：物性：液体分子间作用力越强，其饱和蒸气压越小 温度：同一种液体，温度越高，其饱和蒸气压越大；沸点：饱和蒸气压等于外压时的温度。 正常沸点：饱和蒸气压等于101.325kPa时的温度。
      • 临界摩尔体积Vm,c 在临界温度和临界压力下，物质的摩尔体积 称为临界摩尔体积，以V.表示。 Tc,Pc,Vm,c统称为物质的临界参数 一—物质的特性参数。
        • Tc ： 使气体能够液化所允许的最高温度 Pc: 在T.下使气体液化所需的最低压力 Vm,c:在Tc和pc下，物质的摩尔体积
      • 临界处气液不分：两相摩尔体积相同；临界处数学特征：拐点
• 热力学
  • 系统和环境
    • 敞开系统；封闭系统；隔离系统
  • 状态与状态函数
    • 系统处于平衡态时的热力学性质，是系统的单值函数
    • 特点：状态改变，状态函数值至少有一个改变；异途同归：状态函数的改变量只与始终态有关；相互关联，状态函数具有全微分特性。
    • 状态函数的分类：广度量（具有加和性）和强度量（不具有加和性）
  • 过程和途径
  • 功和热
    • 功
      • 体积功
      • 非体积功
        • 电功
        • 表面功
    • 热Q
      • 显热：单纯PVT变化时，系统吸收或放出的热量
      • 潜热
        • 相变时，T不变，系统吸收或放出的热量
      • 反应热
  • 热力学能
    • 系统的总能量E
      • 动能T
      • 势能V
      • 内能，也称热力学能U
      • U是系统内部所储存的各种能量的总和
  • 热力学第一定律
    • 热力学第一定律的本质是能量守恒原理，即隔离系统无论经历何种变化，能量不会凭空产生，也不会自行消灭，只会有数量的增减，和形式的转化，其能量守恒
    • • Q和W都是途径函数，而U是状态函数
    • 焦耳实验
      • 对于焦耳实验中的气体， 能得出与理想气体相同 的结论是由实验设计的 不精确性造成的，因为 焦耳实验中的气体自由 膨胀后即使与环境水交换了微量的热，但因槽 中的水量相对较大，不足以使水的温度发生明 显改变而由温度计观测出来。