物理化學(xué)熱力學(xué)一律1課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,物 理 化 學(xué),-,基礎(chǔ)理論部分,化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 徐永群,化學(xué)專業(yè)必修課,推薦幾本參考書,Tel:13415651227,緒 論,一、物理化學(xué)研究的目的和內(nèi)容,1、物理化學(xué)的定義,物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手,從而探求化學(xué)變化規(guī)律的一門科學(xué)。,清華大學(xué)的定義:,用物理學(xué)原理研究化學(xué)過程所具有的性質(zhì)和行為的科學(xué),。,二者關(guān)系:,相互轉(zhuǎn)化,化學(xué)變化 物理變化,相互聯(lián)系,常常伴隨著物理效應(yīng),常常包含著物理過程,化學(xué)過程,例1:熒光棒,由裝有不同液體的塑料管和玻璃管組成,使用時輕輕彎曲

2、,折斷塑料管中的玻璃管,兩種液體混合反應(yīng)即發(fā)光。,化學(xué)反應(yīng) 發(fā)光,化學(xué)反應(yīng)伴隨著物理效應(yīng),釋放能量,發(fā)光原理,例2 分子存儲器,烯醇(E)型 0 順式醌酮(QC)型 1,500nm弱光,500nm強(qiáng)光,用途:可作為制作可擦寫光盤的材料,優(yōu)點(diǎn):存儲的信息量大!,物理變化 化學(xué)變化,引 起,結(jié)論:,物理現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象總是緊密地聯(lián)系著的,物理化學(xué)就是從這一聯(lián)系入手,從而找出化學(xué)變化的規(guī)律,目的(可以解決實(shí)際問題),(1)化學(xué)變化的方向和限度問題(2)化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題(3)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系,(量子化學(xué)),本課程講,2、物理化學(xué)研究的內(nèi)容,化學(xué)熱力學(xué) 統(tǒng)計熱力學(xué) 量子化學(xué),(宏觀)(橋

3、梁)(微觀),化學(xué)動力學(xué),(應(yīng)用三分支),物理化學(xué)的四大分支:,二、物理化學(xué)的研究方法,1、采用歸納法和演繹法,(兩種推理法),歸納法:從個別到一般,由事實(shí)到概括,演繹法:從一般到個別,主要有以下的一些研究方法:,與其它自然科學(xué)研究的方法一樣,2、綜合運(yùn)用微觀與宏觀的研究方法,(有以下方法),熱力學(xué)法,統(tǒng)計熱力學(xué)法,量子力學(xué)法,三、物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,1、緊緊抓住基本概念,反復(fù)討論和思考,2、多做習(xí)題,3、重視實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)加深對理論的理解,4、注意前后知識的連貫性,講82學(xué)時 (講1、2、3、6、7、8、9、10章),實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(7個),萬洪文物理化學(xué)習(xí)題解,,要嗎?要就拷去。,四、物

4、理化學(xué)有什么用?,(看圖說話),電動車,單晶硅,(區(qū)域熔煉),第一章 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用,系統(tǒng):被研究的對象稱為系統(tǒng),環(huán)境:系統(tǒng)以外并與系統(tǒng),密切相關(guān),的部分稱為環(huán)境,注意:*系統(tǒng)與環(huán)境可人為地劃分,以研究問題的方便為準(zhǔn)則,*系統(tǒng)與環(huán)境之間存在界面:真實(shí)的 虛構(gòu)的,1.1 熱力學(xué)概論,一、系統(tǒng)與環(huán)境,體系,物質(zhì)和能量的交換,系統(tǒng)與環(huán)境之間存在相互作用,三種不同的系統(tǒng),1)敞開系統(tǒng),依系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系,體系可分為三類。,系統(tǒng)與環(huán)境之間,既有物質(zhì)的交換,又有能量的交換。,(開放體系),2)封閉系統(tǒng),系統(tǒng),與環(huán)境之間無物質(zhì)的交換,但有能量的交換。,系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)的交換,又無能量的交換

5、。,3)孤立系統(tǒng),(隔離體系),(故亦稱為孤立體系),但孤立體系可以構(gòu)成:系統(tǒng) 環(huán)境,自然界中不存在絕對的孤立系統(tǒng)!,相互作用小時:,可以認(rèn)為是孤立系統(tǒng),構(gòu)成方法,嚴(yán)格地講:系統(tǒng)環(huán)境 宇宙 (清華大學(xué)講),例題:系統(tǒng)與環(huán)境的劃分,(具有人為性),1)系統(tǒng):水+電熱絲,環(huán)境:電源+導(dǎo)線+容器,2)系統(tǒng):水,環(huán)境:電源+導(dǎo)線+容器+電熱絲,研究通電后容器內(nèi)T的變化,研究通電后水的體積的變化,二、系統(tǒng)的狀態(tài),對系統(tǒng)的,描述,,可用宏觀可測,性質(zhì),。,熱力學(xué)狀態(tài),V,、,p,、T、,、,等,體積 壓力 溫度 粘度 表面張力,熱力學(xué)變量熱力學(xué)性質(zhì),這些性質(zhì)又稱為,熱力學(xué)性質(zhì)可分為兩大類:,1 廣度性質(zhì)(

6、容量性質(zhì)):,性質(zhì)的數(shù)值與體系中物質(zhì)的量成正比,(具有加和性),2 強(qiáng)度性質(zhì):,性質(zhì)的數(shù)值取決于體系自身的特性,與體系中物 質(zhì)的量無關(guān),(不具有加和性),如:體積V、質(zhì)量m、熵S 等等,如:溫度T、壓力p、摩爾熱容C,v,m,等等,三、熱力學(xué)平衡和狀態(tài)函數(shù),力平衡:,系統(tǒng)處處壓力,相等,且與環(huán)境相等,(無剛性壁存在時),熱平衡:,系統(tǒng)處處溫度相等,且與環(huán)境相等,(無絕熱壁存在時),相平衡:,系統(tǒng)中各相的組成和數(shù)量均不隨時間而變,化學(xué)平衡:,系統(tǒng)中各物質(zhì)的量不隨時間而變,1、熱力學(xué)平衡態(tài),當(dāng)系統(tǒng)的諸性質(zhì)不隨時間而變時,則系統(tǒng)就處于熱力學(xué)平衡態(tài)。,熱力學(xué)平衡態(tài)包括以下4個平衡:,例,例,2、狀態(tài)函

7、數(shù),狀態(tài):,體系物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的,綜合體現(xiàn),。,(體系一切性質(zhì)的總和),狀態(tài)函數(shù):,狀態(tài)函數(shù)就是狀態(tài)的函數(shù)。,對狀態(tài)函數(shù),的理解!,特點(diǎn):變化值僅與體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與變化的途徑無關(guān)的物理量。,是狀態(tài)的單值函數(shù),狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì):,p,V,1 體系的狀態(tài)確定后,狀態(tài)函數(shù)的值便被確定;,2,體系經(jīng)歷一過程,其狀態(tài)函數(shù)的差值只取決于體系的始終兩態(tài)。,A(P,1,V,1,),(P,2,V,2,)B,沿途徑1:從A到B 沿途徑2:從A到B,狀態(tài)函數(shù)口訣:,殊途同歸,值變相等;,周而復(fù)始,值變?yōu)榱恪?狀態(tài)函數(shù)Z的改變量,Z,1,Z,2,四、狀態(tài)方程,狀態(tài)方程:,系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)之間的定量關(guān)系式。,例:理想氣體的狀態(tài)方程:,pV=nRT,狀態(tài)函數(shù)通式,單組分均勻系統(tǒng):T=,f,(,V,p,n,),多組分均勻系統(tǒng):T=,f,(,V,p,n,1,n,2,n,3,.),部分組分的物質(zhì)的量,狀態(tài)方程由實(shí)驗(yàn)確定,熱力學(xué)方法無法導(dǎo)出!,

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