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1、物理化学Physical Chemistry,(上册),北京化工大学 理学院 白守礼,自我介绍,姓名：白守礼 职称：教授(博导) 教学：物理化学主讲、研究生指导 科研：应用化学、工业催化 管理：教务管理 教务处副处长 电话：64452756 信箱：,Physical Chemistry,Introduction,Chapter 1 The properties of gases,Chapter 2 The first law of thermodynamics,Chapter 3 The second law of thermodynamics,Chapter 4 The thermodyna
2、mics of mixtures,Chapter 5 Chemical equilibrium,Chapter 6 Phase equilibrium,Introduction,总目录,一、什么是物理化学 二、物理化学的内容 三、物理化学的研究方法 四、学习物理化学的意义 五、如何学好物理化学 六、物理量的表示及运算教材与参考书,一、什么是物理化学,物理化学又称理论化学，是化学类的基础学科也是一门边缘学科。 定义：应用物理学原理和方法研究有关化学现象和化学过程的一门科学。 它是从物质的物理现象与化学现象的联系入手来研究化学变化基本规律的一门科学。,化学变化总伴随着物理变化 如：化学反应中常伴有
3、能量的吸收或放出， 有压力、温度、密度、形态等的变化，有光的发射或吸收，有声响，有电动势、电流等 物理条件的变化也影响着化学变化 如：压力、温度、浓度等变化的影响 化学现象与物理现象之间有着密切联系 物理化学研究的正是这种联系，从而找出化学反应中具有普遍性的规律。,二、物理化学的内容,化学热力学化学动力学结构化学,化学变化的能量效应 热力学第一定律 化学变化的方向和限度 热力学第二定律,化学反应进行的速度 化学反应进行的具体步骤,化学性质与微观结构之间的关系,三、物理化学的研究方法,特点：,理论与实验相结合，理论与实验并重。 理论上、实验上均采用与物理学近似的方法。 如实验常采用：测温度、压力
4、、浓度，观颜色、声现象，测电流、磁场等,研究物质的宏观性质，经验的。 研究物质的微观与宏观的联系，采用统计平均，半经验的。 研究物质的微观性质，纯理论的。,2 主要理论：经典热力学 统计热力学量子力学,四、学习物理化学的意义,对实际应用的意义直接的: 直接的应用于实际过程间接的: 学会物理化学的思维方法a 实践归纳总结理论实践b 模型演绎推理理论实践c 理想化修正实际过程 对学习其他课程的意义对先行课 对后序课,五、如何学好物理化学,物理化学课的特点：1 理论性强、有的概念相当抽象。2 各章节相互联系密切。3 理论与计算并重。4 大部分公式都有使用条件和适用范围。 要求：1 认真听讲、及时复习
5、，做好习题、思考题。2 了解各章节重点、难点，注意概念之间的联系，有问题及时问。3 要注意每个公式的应用条件，切忌死记硬背。4 要有一定的数学、物理基础。,六、物理量的表示及运算,物理量=数值单位 如:压力 P=101.325kPa,注意:,1 物理量不是纯数； 2 用物理量表示的方程式中，有加、减、比较时，要求量纲、单位相同。 如：CP,M=58+75.5x10-3(T/K)-17.9x10-6(T/K)J/mol/K 3对数、指数中的变量应当是纯数而不是物理量 ln（X/X）、x/x ，有时侯X/X也用X代替但仍是纯数。 4作图、列表应当用纯数。 5采用国际单位制，可用词头。如：J、 kJ
6、 6“物质的量”n，不能叫摩尔数,参考书：,教材：物理化学上、下册，天津大学物理化学教研室编，高教出版社，第四版 辅助教材：物理化学例题与习题北京化工大学编，化学工业出版社 参考书：物理化学上、下册，南京大学物付献彩主编，高教出版社，第四版 物理化学上、中、下册，华东理工大学胡英主编，高教出版社 物理化学简明教程上，印永嘉，人民教育出版社 Physical ChemistrySixth Edition Robert A. AlbertyPhysical Chemistry P. W. Atkins,物理化学,绪论就讲到这里 下节课再见！,Chapter 1 The properties of
7、gases,本章基本要求： 1-1理想气体状态方程及微观模型 1-2道尔顿定律和阿马格定律 1-3实际气体的P、V、T性质 1-4范德华方程与维里方程 1-5实际气体的液化与临界性质 1-6对比状态原理与压缩因子图习题,总目录,第一章 气 体,本章基本要求： 掌握理想气体状态方程 掌握理想气体的宏观定义及微观模型 掌握分压、分体积概念及计算。 理解真实气体与理想气体的偏差、临界现象。 掌握饱和蒸气压概念 理解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图，了解对比状态方程及其它真实气体方程。,第一章,1-1理想气体状态方程 及微观模型,一、理想气体状态方程 二、气体常数 R 三、理想气体定义及微观模
8、型 四、理想气体P、V、T性质计算,第一章,一、理想气体状态方程,1.三个低压定律 波义尔定律： 、 PV=常数 盖吕萨克定律：n 、P VT V/P=常数 阿费加德罗定律：T 、 P Vn V/n=常数且T=273.15K P=101.325kPa 时1mol气体 Vm=22.410-3m3,由三个低压定律可导出理想气体状态方程 2.理想气体状态方程 PV=nRT 或 PVm=RT 单位：PPa Vm3 TK nmol,二、气体常数 R,对实际气体P 0时，符合理想气体方程T一定时 R=8.314 Jmol-1K-1 R=0.08206 atml mol-1K-1在 PVmP 图上 画线 P
9、VmT 时PVmP 关系曲线 外推至P0 PVm为常数P,三、理想气体定义及微观模型,宏观定义：凡在任何温度、任何压力均符合理想气体状态方程（ PV=nRT ）的气体，称为理想气体。 微观模型： 分子本身不占体积，分子间无相互作用力。 对实际气体讨论：P0时符合理想气体行为一般情况低压下可近似认为是理想气体温度越高、压力越低，越符合理想气体,四、理想气体P、V、T性质计算,、知三求一 计算质量、密度、体积流量、质量流量等。 如： /M/() 两个状态间的计算。 当 时P1V1/T1=P2V2/T2,1-2道尔顿定律和阿马格定律,一、道尔顿分压定律 二、阿马格分体积定律 三、两者关系,第一章,一
10、、道尔顿分压定律,1分压定义混合气体中某组份B单独存在，且具有与混合气体相同的温度、体积时所产生的压力称为组份B的分压。用PB表示。 2道尔顿分压定律 分压定律(适用于低压气体) ： 推论：,二、阿马格分体积定律,1分体积定义混合气体中某组份B单独存在，且具有与混合气体相同的温度、压力时所的体积称为组份B的分体积。用B表示。 2阿马格分体积定律 分体积定律(适用于低压气体) ： 推论：,三、两者关系,注意： 但是 ,1-3实际气体的P、V、T性质,1、实际气体与理想气体的差别 (1)实际气体分子本身占有体积比理气难压缩 (2)实际气体分子间有相互作用力（以引力为主）比理气易压缩 总的结果：有时
11、PVnRT、有时PV1比理气难压缩 Ztc气体不可液化一段光滑曲线2. T=tc气体可液化的最高温度两段光滑曲线中间有拐点,C点Ttc气体可以液化三段：水平线气液共存较陡的线为液体线较平的线为气体线,1-6对比状态原理与压缩因子图,一、对比状态原理 二、压缩因子图 三、压缩因子图使用,第一章,一、对比状态原理,定义对比参数 Pr=P/Pc Tr=T/Tc Vr=Vm/Vc 非极性气体（H2 He Ne) Pr=P/(Pc +810.6KPa) Tr=T/(Tc+8K) Pr、Tr、Vr之间大致存在着一个普遍适用的关系式f(Pr、Tr、Vr）=0 对比状态原理：若不同的气体有两个对比状态参数彼此
12、相等，则第三个比状态参数大体上有相同的值 如范德华方程可表示为,二、压缩因子图,三、压缩因子图使用,已知P、T求Vm 查出Pc、Tc计算Pr、Tr， 查图找Tr线上对应Pr时的Z值，由PVm =ZRT求出Vm 已知T、Vm求P 查出Pc、Tc计算Tr，Pc代入 PVm =ZRT 中得到Z=(Pc Vm /RT)Pr=kPr一条直线，查图找Tr线与Z=kPr交点对应的Pr、Z值，P= Pr Pc 已知P、Vm求T（自学） 查出Pc、Tc计算Pr Tc代入 PVm =ZRT 中得到Z=k/Tr Z=k/Tr线与Pr线交点得Tr、Z值T= Tr Tc,本章小结,理想气体状态方程 理想气体宏观定义及微
13、观模型 分压、分压定律和分体积、分体积定律 实际气体与理想气体的区别 范德华方程与维里方程 饱和蒸气压、沸点、正常沸点、临界参数 对比状态与压缩因子图,第一章,物理化学,第一章就讲到这里 下次再见！,作业：2、3、5 、7、10、13 、17、18,第一章,Chapter 2 The first law of thermodynamics,本章基本要求 2-1热力学基本概念及术语 2-2热力学第一定律 2-3恒容热、恒压热、及焓 2-4摩尔热容 2-5热力学第一定律对理想气体的应用 2-6热力学第一定律对一般固、液体的应用 2-7热力学第一定律对实际气体的应用 2-8热力学第一定律对相变化的应用 2-9热力学第一定律对化学变化的应用 本章小结与学习指导 讨论题一 讨论题二 习题,
