绪论绪论绪论绪论 IntroductionIntroduction 化学现象与物理现象的联系一、什么是物理化学一、什么是物理化学化学反应 物理现象伴随发生影响物理化学由此联系出发研究化学反应的普遍规律 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)数学演绎方法所以，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二、物理化学的任务二、物理化学的任务(1) 化学热力学：方向，限度，能量转换， 宏观性质(2) 化学动力学：反应速率及机理(3) 物质结构：宏观性质与微观结构的关系三、物理化学学习方法三、物理化学学习方法 物理化学的重要性 物理化学的学科特点：公式、概念、方法 学习方法四、数学准备四、数学准备例如：复合函数微分法则此公式是以下数学处理方法的结果：令：则在y不变的条件下此式两端同除以dx，得五、教材和参考书五、教材和参考书 教材：朱文涛.物理化学中的公式与概念朱文涛.物理化学 参考书：傅献彩等.物理化学天津大学.物理化学胡英.物理化学Ira. N. Levine . Physical ChemistryP. W. Atkins . Physical Chemistry第一章第一章第一章第一章 气气气气 体体体体 Chapter 1 GasChapter 1 Gas11 理想气体 (Ideal gas)一、理想气体状态方程一、理想气体状态方程 (Equation of state for ideal gas)p, V, T, n的意义及单位：Vm：摩尔体积，m3 mol-1R：摩尔气体常数，8.314 JK-1mol-1 理想气体的定义及方程的用途定义：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用途：对于一定量的理想气体，pVT中有一个不独立。
所以p可叙述为：将物质的量为n的理想气体置于一个温度为 T体积为V的容器中，气体所具有的压力 理想气体的微观模型：(1)分子是几何点(2)无分子间力 低压实际气体可近似当作理想气体二、分压定律二、分压定律 (The Law of Partial Pressure)1. 分压：在气体混合物中，定义 pB代表组分气体B对气体混合物压力的贡献2. 分压定律：对理想气体混合物 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时的压力12 实际气体 (Real gas)一、实际气体状态方程一、实际气体状态方程 (Equation of state for real gas)问题提出： 用理想气体状态方程计算 实际气体，产生偏差至今实际气体状态方程已约200个 Van der Waals方程思想：对实际气体分别做两项修正方程：(1) a和b：Van der Waals常数，可查，意义(2)方程的优缺点：二、对比状态原理二、对比状态原理 (The principle of corresponding states)1. 几个概念(1) 蒸气压：在讨论气液转化时常用定义：在一定条件下，能与液体平衡共存的它的蒸气的压力水水水蒸气, pT=const.例如： 是液体的性质：表示液体挥发的难易。
其大小决定于液体所处的状态(主要决定于温度)沸点：蒸气压外压时的温度，通常是指蒸气压101325 Pa，称(正常)沸点 (2) 临界参数和临界点： 定义：Tc利用加压手段使气体液化的最高温度pc在临界温度时使气体液化所需的最小压力Vc在临界温度和临界压力时气体的摩尔体积 是物性参数 不易测定(3) 对比参数和对比状态： 定义： 范氏对比方程：1881年将范氏方程应用于临界点并进行纯数学处理，得到代入原方程并整理Van der Waals 对比方程启示：f (pr, Vr, Tr)=0即不同气体如果它们具有相同的pr和Tr，则Vr必相同称它们处在相同对比状态相同对比状态2. 对比状态原理：处在相同对比状态的各种气体(乃至液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)三、用压缩因子图计算实际气体三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)(1) Z的意义：压缩因子Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z12) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变Z = f(T, p)代入对比参数Zc: Critical compression factor 若满足范氏方程，则即 Zc3/80.375实验表明：Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30 Zcconst.于是处在相同对比状态的各种气体不仅有相近的物性，而且有相同的压缩因子。
于是许多人测定Z，结果确是如此将测量结果绘制成图压缩因子图Tr=1pr=1.5Z=0.25110101325 PaVm=0.258.314 J K-1mol-1304K解得： Vm=5.6710-5 m3 mol-1如何用图：例 CO2 (304K, 110101325 Pa)，Vm=?本章小结：本章小结：气体计算方法理想气体状态方程实际气体状态方程压缩因子图二、对比状态原理二、对比状态原理 (The principle of corresponding states)1. 几个概念(1) 蒸气压：在讨论气液转化时常用定义：在一定条件下，能与液体平衡共存的它的蒸气的压力水水水蒸气, pT=const.例如： 是液体的性质：表示液体挥发的难易其大小决定于液体所处的状态(主要决定于温度)沸点：蒸气压外压时的温度，通常是指蒸气压101325 Pa，称(正常)沸点 物化朱文涛02_实气_热力学概念(2) 临界参数和临界点： 定义：Tc利用加压手段使气体液化的最高温度pc在临界温度时使气体液化所需的最小压力Vc在临界温度和临界压力时气体的摩尔体积 是物性参数 不易测定(3) 对比参数和对比状态： 定义： 范氏对比方程：1881年将范氏方程应用于临界点并进行纯数学处理，得到代入原方程并整理Van der Waals 对比方程启示：f (pr, Vr, Tr)=0。
即不同气体如果它们具有相同的pr和Tr，则Vr必相同称它们处在相同对比状态相同对比状态2. 对比状态原理：处在相同对比状态的各种气体(乃至液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)三、用压缩因子图计算实际气体三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)(1) Z的意义：压缩因子Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z12) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变Z = f(T, p)代入对比参数Zc: Critical compression factor 若满足范氏方程，则即 Zc3/80.375实验表明：Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30 Zcconst.于是处在相同对比状态的各种气体不仅有相近的物性，而且有相同的压缩因子于是许多人测定Z，结果确是如此将测量结果绘制成图压缩因子图Tr=1pr=1.5Z=0.25110101325 PaVm=0.258.314 J K-1mol-1304K解得： Vm=5.6710-5 m3 mol-1如何用图：例 CO2 (304K, 110101325 Pa)，Vm=?本章小结：本章小结：气体计算方法理想气体状态方程实际气体状态方程压缩因子图第二章第二章第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律 Chapter 2 The First Law of ThermodynamicsChapter 2 The First Law of Thermodynamics 热力学的任务：方向、限度、能量转换、宏观性质 热力学的特点：(1)研究对象：N 1020(2)宏观方法(3)无涉及时间因素 本章目的：(1)能量转换规律(2)物化学习方法21 基本概念 (Important concepts)一、系统和环境一、系统和环境 (System and surroundings) 定义：系统研究对象(也称体系)环境与系统有相互作用的外界 系统的分类开放系统 (敞开系统)封闭系统孤立系统系统二、热力学平衡状态二、热力学平衡状态 定义： 状态平衡状态热平衡力学平衡相平衡化学平衡 平衡状态包括的具体内容(Thermodynamic equilibrium state)平衡状态三、状态函数三、状态函数 (State function) 定义： 用于描述系统状态的宏观性质。
数学表述 分类：容量性质容量性质：与n成正比，有加和性例如m，C，V；是n的一次齐函数强度性质强度性质：与n无关，无加和性例如T，p，Vm，；是n的零次齐函数 特点：（1）相互关联：单组分均相单组分均相封闭 系统有两个独立变量；（无组成无组成变化变化的封闭系统）（2）变化只决定于初末状态作业作业：第一章：第一章 10； 第二章第二章 1，5，6； A. 1.17阅读阅读: A. 2.1 2.2物化朱文涛03_第一定律_功_可逆过程调调 课课 通通 知知(1) 9.23(二二)的课调至的课调至9.21(日日)晚晚7:00(2) 9.30(二二)的课停的课停(3) 10.14(二二)的课调至的课调至10.12(日日)晚晚7:002. 对比状态原理：处在相同对比状态的各种气体(乃至液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)三、用压缩因子图计算实际气体三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)(1) Z的意义：压缩因子Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z1。
2) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变Z = f(T, p)代入对比参数Zc: Critical compression factor 若满足范氏方程，则即 Zc3/80.375实验表明：Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30Zcconst.于是处在相同对比状态的各种气体不仅有相近的物性，而且有相同的压缩因子于是许多人测定Z，结果确是如此将测量结果绘制成图压缩因子图Tr=1pr=1.5Z=0.25110101325 PaVm=0.258.314 J K-1mol-1304K解得： Vm=5.6710-5 m3 mol-1如何用图：例 CO2 (304K, 110101325 Pa)，Vm=?本章小结：本章小结：气体计算方法理想气体状态方程实际气体状态方程压缩因子图第二章第二章第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律 Chapter 2 The First Law of ThermodynamicsChapter 2 The First Law of Thermodynamics 热力学的任务：方向、限度、能量转换、宏观性质 热力学的特点：(1)研究对象：N 1020(2)宏观方法(3)无涉及时间因素 本章目的：(1)能量转换规律(2)物化学习方法21 基本概念 (Important concepts)一、系统和环境一、系统和环境 (System and surroundings) 定义：系统研究对象(也称体系)环境与系统有相互作用的外界 系统的分类开放系统 (敞开系统)封闭系统孤立系统系统二、热力学平衡状态二、热力学平衡状态 定义： 状态平衡状态热平衡力学平衡相平衡化学平衡 平衡状态包括的具体内容(Thermodynamic equ。