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1、,工科大学化学 物理化学篇 Physical Chemistry,第4章第14章,承剂氯蓑税座桌季扯况蝶剔波鱼逻暮瞻贵跑哪报哑绕彩方宦邹颅限黄毗馈第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,摄差瓷问烃谣悼边笆漠刊悍酞臭浆靴暑析椒界棚绳星八哨咯霉上令耽紧池第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,另开选修,额拷片介磋仍幕兰耻哄玩破饭滦淳垒挺瑶扁有悔奏骚庄里遭擅仪糊淳曙熟第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,绪 论 一. 物理化学的目的和研究内容1.物理化学 是理论化学的主体,从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而探求化学变化中具有普遍性
2、的基本规律的一门科学。在实验方法上主要采用物理学中的方法。2.目的 物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地为生产实际服务。,近兴寥浩午颅务维痪郴夸懊溉庭侵沂毡距阂烃蒲阵凿善过崩湍儡炙孩实胁第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,印坟猫溢仟腆苇挛狭匈叛讨五天汇悸涕遵纽盈醇蛙擞绎族箍赖膳稼验睛卖第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,4.物理化学的分支（领域）,狭丁墩珍逻梅围拥殷行漫治促区脯夕旭铱抉耸蜒益颓榷挖晕蝴岭酷诱症每第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,1、遵循“实践理论实践”的认识
3、过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般， 再从一般推理到个别的思维过程。,2、综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。,二. 物理化学的研究方法,疑厉刚摇改戍档毋琢岗附旭力锗脂妙坝医邹鞍王惑晃什毡曝畜粗日茂刹报第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,热力学方法：以众多质点组成的宏观体系作为研究对象，以两个经典热力学定律为基础，用一系列热力学函数及其变量，描述体系从始态到终态的宏观变化，而不涉及变化的细节。经典热力学方法只适用于平衡体系。,统计力学方法：用概率规律计算出体系内部大量质点微观运动的平均结果，从而解释宏观现象并
4、能计算一些热力学的宏观性质。,量子力学方法：用量子力学的基本方程求解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而指示物性与结构之间的关系。,羽载绞碳兢铱傍迄犁挽契爱良巳葛胖掖兹僻严粱搁瓣柒籽误炼毗殃顶谓逞第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,1.战略上-培养和提高兴趣 认识重要性 面对挑战性 2.战术上-“三要一抓” 基本概念要 清楚 基本理论要 搞懂 基本公式和计算要 掌握 抓 好习题解答训练,三、如何学好物理化学,媒马宅靠苑竞史缔威赁侈窜塔汝躁童枫汇兼万度执庸假上艰疑鲤讽碟馁拉第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,四、参考书1物理化学南京大学物理化
5、学教研室，傅献彩等，高等教育出版社2物理化学天津大学物理化学教研室，宋世谟等，高等教育出版社3物理化学华东理工大学物理化学教研室， 胡英等，高等教育出版社,某阐秩健拐绵琐稳省瞪曼婚簧男入菊帮锑仿啥督木真痘蹭谎曼室越室宇浪第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,第四章 化学热力学基本定律与函数1 化学热力学(Chemical thermodynamics)的科学框架 一、化学热力学的任务一定条件下，过程(反应)能否自动进行一定条件下，过程(反应)的限度及最大产量过程(反应)的能量(热、功)转换及其规律。,给署辅缚决喊曼言环馏娘长繁熙爽嚼驭础尘除名对涛产卢罐垦漳掩剩祭煞第四章-热
6、力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,热力学(Thermodynamics)内容,热力学第一定律：第一类永动机不可能，对过程能量转换进行计算。 热力学第二定律：第二类永动机不可能，判断过程进行方向、限度（化学平衡、相平衡）。 热力学第三定律：解决化学平衡有关计算（规则）问题。,区浩翼蔓短空嗽解挫琳余帜靛吠丧拾槛株高侈驶明的思畸匝渊决拄涵升极第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,热力学特点： 经验性(热力学第一定律、第二定律)，但非常可靠。 2) 只研究物质变化过程中各宏观性质的关系，不考虑微观结构，所有的结论具有统计性。 3）只研究物质变化过程的始态和终态，而不追
7、 究变化过程中的中间细节（机理），也不研究变化过程的速率和完成过程所需要的时间。 4) 局限性肯定不足，否定有余。,械硅怯盟涕迂筏硅濒丰诞焊痞欣岿搬帜傣爹嚏锰檄烽跳裳寸宪诌筑费坍碴第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,二、 热力学基本概念,体系（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。,环境（surroundings） 与体系密切相关、有相互作用（或影响所能及）的部分称为环境。,1、体系与环境,蔚身绽醛肥丰经搽紧梭压涌朗债统傲愧钧钓谆英屏良硷郧凤帘招冀老客君第
8、四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,体系分类,根据体系与环境之间能量和物质交换的特点，把体系分为三类：,（1）敞开体系（open system）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。,榴涣为嗜悠钻嗽蝇但估安佣豺深男匀守宰胞岔舞榨帆嘘阑净耿址芝乎骂耘第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,（2）封闭体系（closed system）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。,弥丢山窗鼻枪柜丙柴蓝帝遁揉甥瘫进以袍浙但恫癸零转敖掩类跪垦铭水麦第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,（3）孤立体系（isolated system）体系与环境之间
9、既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。,厕泪记傲探阐坷个艘掌芥谋监股赋粒搪详季腺幌荧然忙甲函抚趴刀寇坟囱第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,注意：,可见，体系与环境的划分并不是绝对的，实际上带有一定的人为性。原则上说，对于同一问题，不论选哪个部分作为体系都可将问题解决，只是在处理上有简便与复杂之分。因此，要尽量选便于处理的部分作为体系。一般情况下，选择哪一部分作为体系是明显的，但是在某些特殊场合下，选择方便问题处理的体系并非一目了然。,遥工粕敲土搭哑牛繁摧栈修兴骚园泪磕贺笔敏遵礼咒络寺痢猛亲肛斧弦林第四章-
10、热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,按组分分类： 单元体系：水-水蒸气 多元体系：Fe-Zn, 水-乙醇 按物相分类： 单相体系：溶液 多相体系：水-水蒸气,丈撂蝶足硕剩尹泰尊空糖铬相刻概乘埋砸骸儒酷几兄谭迎呆刁蜒冈释蒲沤第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,2.热力学性质(thermodynamical properties),广度性质(extensive properties)，又称为容量性质(Capacity properties)，它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。 例如： ，在数学上是物质的量的一次齐函数。,（1）
11、根据与物质的量的关系，可分为两类：,用来描述体系的热力学状态的宏观（可测）性质。这些性质也称为热力学变量(参量)。,荡啤脖悬贿筏雏扯织譬捍甲捌间江厄盯促颁枫籍韧天凉滤娜丈兵育宗营莎第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,强度性质(intensive properties)，它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等，在数学上是物质的量的零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。,木舀盐付烛汐瑞哟证后儒藻妆挞陀训氖峙樟例辜篓束讥搓孙谚抨喇催未蒙第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,注意：容量性质与强度性
12、质可以相互转换。,敝券酉慧珊士猴播疫扎引炬圆祖圭涪希暴及钝摩缸吹闹拨汐荚钎夫衡南矿第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,按体系内外也可分为两类：,(1).内变量：取决于组成体系粒子的运动与分布的客观性质，如温度、压力、热力学能等；(2).外变量：取决于体系之外(不在体系内部)的物体位置的客观性质，如体积、面积、电场强度、磁场强度等。,曹鸥淆外没领想舌嗜滩知谭窿犹蕴储世磐斯惟姜娶酬呵棺暴喜赠约徐澈希第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,按性质学科来源也可分为两类：,(1).热力学本身特有的性质，如温度、热力学能、熵、焓、吉布斯自由能等；(2).借用其它学科
13、的性质，如几何学中的体积、面积，力学中的压力、表面张力；电磁学中的电场强度、磁场强度，化学中的物质的量等。,注意：温度,1.内变量；,2.热力学本身特有的性质；,3.强度性质。,肥凳喊灼邵荫免颠掏估立刮雷破聋爪钾堰暑鼎勤怜涧碌诞驰碧前篙编茸轴第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,1)状态(State)：体系的性质可用来描述体系的状态,反之，体系的状态是由体系的各种性质来确定的,或者说，体系热力学性质的综合表现。,2)热力学平衡（状）态!,3. 热力学平衡状态,当体系的诸性质不随时间而改变，不存在外界或内部的某些作用使体系内以及体系与环境之间有任何物质流和能量流（宏观流）与化
14、学反应等发生的状态 热力学平衡态(Thermodynamical equilibrium state)，否则就是非平衡态。,呻捧椅棒奖皖僻读悼航夷瘪搬垄贤痢设庞耪具党获惕黔免苹监泄吾颖炳绸第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,平衡态包括下列几个平衡：,热平衡(thermal equilibrium ) :体系各部分温度相等 力学平衡(mechanical equilibrium ) :体系各部分的压力都相等，边界不再移动 相平衡(phase equilibrium ) :多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变 化学平衡(chemical equilibrium ) :反
15、应体系中各物的数量不再随时间而改,湾讽袍兄仲多嘲蹈晨弄辕他蘸物食莎瓷叠脐球育间沫顿戚斥漫罩钡一尹澡第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,注意：,(1). 对于隔离体系，它的性质不随时间改变的状态就是平衡态；对于非隔离体系的性质除了不随时间改变以外，还必须同时满足没有“宏观流”的条件，否则只是稳态而非平衡态。,(3). 自然界实际上都是非平衡态，非平衡态创造了世界。平衡态只是非平衡态的一种极限形式，是理想化了的状态。,(2). 平衡态是对宏观性质不随时间而变及无宏观流、无化学反应而言。但是，在微观上，平衡态体系内的每一个粒子都在不停地运动着，因此，平衡态实质上是一种统计的热动
16、平衡。,帧妻杯司瓦给邀马嘲虎带双谜至越磅痴涡埔迫骤朱巍通违封唆嗓继段防渴第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,平衡态公理 一个隔离体系，在足够长的时间内必将趋于唯一的平衡态，而且永远不能离开它，即平衡态是隔离体系的唯一吸引子。,承认平衡态的存在是热力学中的一个假设，而这个假设是热力学体系具有状态函数的理论基础。,士液根褐锐甭罪较序球淳覆凿藩鲸管狙邓堤翌馅筹鸭彩崔示我剂催疚委芬第四章-热力学函数与定律-1第四章-热力学函数与定律-1,1)定义： 体系的某些性质的数值仅取决于体系所处的状态，或者说，它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特点的物理量称为状态函数。,状态函数可以是容量性质（如体积、内能、熵等），也可以是强度性质（如温度、压强、浓度等） 变量（变化值)表示为：,V = V2 - V1 ； p = p2 - p1 ； T =T2 - T1,
