物理化学课程简介

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,物理化学,第,0,章,物理化学课程简介,0.1,课程内容,绪论,(0.5,学时,),热力学第一定律,(3,学时,),热力学第二定律,(3,学时,),多,组分热力学平衡体系,(,1,学时,),化学平衡,(,2,学时,),相平衡,(,2,学时,),化学动力学,(2.5,学时,),电化学,(2,学时,),胶体与界面化学,(,2,学时,),0.2,什么是物理化学？,通过,物理现象,与,化学现象,之间的,关系,，并主要,采用,物理实验方,法,来,研究化学变化基本规律,的一门科学,。,-,傅,献彩,Physical chemistry,is the branch of chemistry that establishes and develops the principles of the subjects.Its,concepts,are used to explain and interpret observations on the physical and chemical properties of matter.,Physical chemistry,is also,essential,for developing and,interpreting the,modern techniques,used to determine the structure and properties,of matter,such,as new synthetic materials and biological macromolecules.,-Atkins,0.3,物理化学发展简史,化学学科体系建立,1852,年,洛蒙诺索夫提出物理化学,物理化学进展,材料学科,建筑,金属及合金,能源研究,煤裂解机理,锂,离子电池,化学计算,量子化学,第一阶段,价键理论,分子轨道理论,休克尔分子轨道理论,第二阶段,量子化学计算方法,统计热力学,玻尔兹曼,物理化学“三剑客”,阿伦尼乌斯,范霍夫,奥斯特瓦尔德,其他贡献巨大的科学家,吉布斯,朗缪尔,0.4,物理化学,学习方法,教材,：,沈文霞,.,物理化学核心教程,，,第,3,版，科学出版社,，,2016,主要参考书：,肖衍繁,.,物理化学，第,2,版，天大出版社，,2006.,傅,献彩，沈文霞，姚天扬,.,物理化学,，,第,5,版，高教，,200,9,.,学习方法：,1.,上课做笔记；,2.,课后研读书本,；,3.,独立,完成作业。,0.5,物理量的表示和运算,(1,),物理量,X,包括数值和单位,例,：,T,298,K,p,101.325 kPa,同,量纲的可用,+,，,，,=,运算,物理量,=,数值,单位,1,物理量的表示,(,数值为没有单位的纯数,),(2,),作图列表时要用纯数,ln(,p,/kPa),T,1,/K,例：以,ln,p,1/,T,作图,0.5,物理量的表示和运算,ln,x,，,e,x,中的,x,是,物理量除以单位后的纯数,2,对数中的物理量,x,x,/x,如：ln,p,ln,(,p,/kPa,)为,简便起见，有时将单位省略,先写出量方程式,，再,代入数值和单位计算,例：,3,量值计算,0.6,部分数学知识,1,函数,：,Z,=,f,(,x,y,),如,理想气体的压力、温度和体积三个物理量中：,p,=,f,1,(,T,V,),压力是温度和体积的,函数；,V,=,f,2,(,T,p,),体积是温度和压力的,函数；,T,=,f,3,(,p,V,),温度是压力和体积的函数,0.6,部分数学知识,2,偏微商的物理意义：如,p,=,f,(,T,V,),p,T,(,p,/,T,),V,(,p,/,V,),T,p,V,表示等容条件下,p,随,T,的变化率;,表示等温条件下,p,随,V,的变化率;,0.6,部分数学知识,物理意义,：,p,是一个,状态函数,，,d,p,只与始、终态有关，而与途径无关。,3,全微分:若,p,=,f,(,T,V,),4,微分法,则与积分法则,(,查数学手册,),0.7,理想气体,1,理想气体状态方程,pV=nRT,p,气体压力，,Pa,或,kPa,；,V,气体体积，,m,3,或,L,；,T,气体温度，,K,；,n,物质的量，,mol,；,R,摩尔气体常数，,8.314 J,mol,-1,K,-1,实验证明，气体压力越低，越符合上述方程式。,理想气体在,任何,T,p,下都能符合理想气体状态方程,式。,理想气体只是实际,气体在,p,0,时的极限,情况,气体分子不具有体积,气体分子间无相互作用力,0.7,理想气体,2,理想气体混合物,(1,),摩尔分数,x,表示液相组成,y,表示气相组成,(2),道尔顿定律,（分压定律）,气体混合物的总压力,p,t,是各组分气体分压,p,i,之和。,(3),阿马加,定律,（分,体积,定律）,0.8,真实气体,1,真实气体的液化及临界参数,气液平衡示意图,1.,液体的饱和蒸气压,气液平衡时,：,气体称为,饱和蒸气,；,液体称为,饱和液体,；,压力称为,饱和蒸气压,p,*,。,p,*,等于,外压时的温度称为,沸点,；,p,*,等于,101.325 kPa,时的温度称为,正常沸点,。,0.8,真实气体,水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压,H,2,O,乙醇,苯,t,/C,p,*,/kPa,t,/C,p,*,/kPa,t,/C,p,*,/kPa,20,2.338,20,5.671,20,9.9712,40,7.376,40,17.395,40,24.411,60,19.916,60,46.008,60,51.993,80,47.343,78.4,101.325,80.1,101.325,100,101.325,100,222.48,100,181.44,120,198.54,120,422.35,120,308.11,T,一定时：,若,p,p,*,，气体,将,凝结为液体,直至,p,=,p,*,。,0.8,真实气体,2,真实气体的,p-,V,m,图及,气体的液化,临界温度,T,C,：气体能被液化的最高,温度,临界压力,p,C,：,T,C,时液化所需最小压力。,临界,摩尔体积,V,C,：,T,C,，,p,C,下的摩尔体积。,0.8,真实气体,再考虑分子间作用力：,(,V,m,b,),为理想气体,体积,p,(,V,m,b,)=,RT,分子间吸引力,p,（设减小,p,i,）,(,p,+,p,i,),为,理想气体压力。,对于,n,mol,气体，有：,a,，,b,为范德华,常数,3,范德华方程,