大学物理化学概念总结.docx
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大学物理化学概念总结
大学物理化学概念总结
大学物理化学概念总结
篇一:
大学物理化学概念总结
第一章气体的pvT关系
一、理想气体状态方程
pV=(mM)RT=nRT(1.1)或pVm=p(Vn)=RT(1.2)式中p、V、T及n的单位分别为Pa、m3、K及mol。
Vm=Vn称为气体的摩尔体积,其单位为m3·mol。
R=8.J·mol-1·K-1称为摩尔气体常数。
此式适用于理想,近似于地适用于低压下的真实气体。
二、理想气体混合物
1.理想气体混合物的状态方程(1.3)pV=nRT=(?
nB)RT
B
pV=mRTMmix(1.4)式中Mmix为混合物的摩尔质量,其可表示为
Mmixdef?
ByBMB(1.5)
Mmix=mn=?
BmB?
BnB
(1.6)
式中MB为混合物中某一种组分B的摩尔质量。
以上两式既适用于各种混合气体,也适用于液态或固态等均匀相混合系统平均摩尔质量的计算。
2.道尔顿定律
pB=nBRTV=yBp(1.7)
P=?
pB(1.8)
B
理想气体混合物中某一种组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力。
而混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似适用于低压混合系统。
3.阿马加定律
VB*=nBRTp=yBV(1.9)
V=∑VB*(1.10)
VB*表示理想气体混合物中物质B的分体积,等于纯气体B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。
理想气体混合物的体积具有加和性,在相同温度、压力下,混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似适用于低压混合系统。
三、临界参数
每种液体都存在有一个特殊的温度,在该温度以上,无论加多大压力,都不可能使气体液化,我们把这个温度称为临界温度,以Tc或tc表示。
我们将临界温度Tc时的饱和蒸气压称为临界压力,以pc表示。
在临界温度和临界压力下,物质的摩尔体积称为临界摩尔体积,以Vm,c表示。
临界温度、临界压力下的状态称为临界状态。
四、真实气体状态方程
1.范德华方程
(p+aVm2)(Vm-b)=RT(1.11)或(p+an2V2)(V-nb)=nRT(1.12)上述两式中的a和b可视为仅与气体种类有关而与温度无关的常数,称为范德华常数。
a的
6单位为Pa·m·mol,b的单位是m3mol.-1。
该方程适用于几个兆帕气压范围内实际气体p、
V、T的计算。
2.维里方程
Z(p,T)=1+Bp+Cp+Dp+…(1.13)或Z(Vm,,T)=1+BVm+CVm2+DVm3+…(1.14)上述两式中的Z均为实际气体的压缩因子。
比例常数B’,C’,D’…的单位分别为
Pa-1,Pa-2,Pa-3…;比例常数B,C,D…的单位分别为摩尔体积单位[Vm]的一次方,二次方,三次方…。
它们依次称为第二,第三,第四……维里系数。
这两种大小不等,单位不同的维里系数不仅与气体种类有关,而且还是温度的函数。
该方程所能适用的最高压力一般只有一两个MPa,仍不能适用于高压范围。
五、对应状态原理及压缩因子
1.压缩因子的对应式
ZdefPV(nRT)=pVm(RT)(1.15)压缩因子Z是个量纲为1的纯数,理想气体的压缩因子恒为1。
一定量实际气体的压缩因子不仅与气体的T,P有关,而且还与气体的性质有关。
在任意温度下的任意实际气体,当压力趋于零时,压缩因子皆趋于1。
此式适用于纯实际气体或实际气体混合系统在任意T,p下压缩因子的计算。
2.对应状态原理
Pr=ppc(1.16)Vr=VmVm,c(1.17)T=TTc(1.18)pr、Vr、Tc分别称为对比压力、对比体积和对比温度,又统称为气体的对比参数,三个量的量纲均为1。
各种不同的气体,只要有两个对比参数相同,则第三个对比参数必定(大致)相同,这就是对应状态原理。
第二章热力学第一定律
一、热力学基本概念
1.状态函数
状态函数,是指状态所持有的、描述系统状态的宏观物理量,也称为状态性质或状态变量。
系统有确定的状态,状态函数就有定值;系统始、终态确定后,状态函数的改变为定值;系统恢复原来状态,状态函数亦恢复到原值。
2.热力学平衡态
在指定外界条件下,无论系统与环境是否完全隔离,系统各个相的宏观性质均不随时间发生变化,则称系统处于热力学平衡态。
热力学平衡须同时满足平衡(△T=0)、力平衡(△p=0)、相平衡(△μ=0)和化学平衡(△G=0)4个条件。
二、热力学第一定律的数学表达式
1.△U=Q+W
或dU=ΔQ+δW=δQ-pambdV+δW`
规定系统吸热为正,放热为负。
系统得功为正,对环境做功为负。
式中pamb为环境的压力,W`为非体积功。
上式适用于封闭系统的一切过程。
2.体积功的定义和计算
系统体积的变化而引起的系统和环境交换的功称为体积功。
其定义式为:
δW=-pambdV
(1)气体向真空膨胀时体积功所的计算
W=0
(2)恒外压过程体积功
W=pamb(V1-V2)=-pamb△V
对于理想气体恒压变温过程
W=-p△V=-nR△T
(3)可逆过程体积功
Wr=?
pdVV1V2
(4)理想气体恒温可逆过程体积功
Wr=?
pdV=-nRTln(V1V2)=-nRTln(p1p2)V1V2
(5)可逆相变体积功
W=-pdV
三、恒热容、恒压热
1.焓的定义式
HdefU+pV
2.焓变
(1)△H=△U+△(pV)
式中△(pV)为pV乘积的增量,只有在恒压下△(pV)=p(V2-V1)在数值上等于体积功。
(2)△H=?
nCT1T2p,mdT
此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程,或真实气体的恒压变温过程,或纯的液、固态物质压力变化不大的变温过程。
3.内能变
(1)△U=Qv
式中Qv为恒热容。
此式适用于封闭系统,W`=0、dV=0的过程。
△U=?
nCT1T2v,mdT=nCv,(T2-T1)m
式中Cv,m为摩尔定容热容。
此式适用于n、CV,m恒定,理想气体单纯p、V、T变化的一切过程。
4.热容
(1)定义
当一系统由于加给一微小的热容量δQ而温度升高dT时,δQdT这个量即热容。
(2)摩尔定容热容CV,m
CV,m=CVn=(аUm
аT)V(封闭系统,恒容,W非=0)
(3)摩尔定压热容Cp,m
Cp,m=Cpn?
аHm?
?
?
?
(封闭系统,恒压,W非=0)
?
аT?
P
(4)Cp,m与CV,m的关系
系统为理想气体,则有Cp,m—CV,m=R
系统为凝聚物质,则有Cp,m—CV,m≈0
(5)热容与温度的关系,通常可以表示成如下的经验式
Cp,m=a+bT+cT2
或Cp,m=a+b`T+c`T-2
式中a、b、c、b`及c`对指定气体皆为常数,使用这些公式时,要注意所适用的温度范围。
(6)平均摩尔定压热容CCp,m=p,m?
T2
T1nCp,mdT(T2-T1)
四、理想气体可逆绝热过程方程
?
T2
?
T2T
1?
V,m?
V2T
1?
p,mCCV1?
=1R?
p2
p1?
Γ?
R=1?
p2p
1?
?
V2V1?
=1
上式γ=Cp,mCv,m,称为热容比(以前称为绝热指数),以上三式适用于Cv,m为常数,理想
气体可逆绝热过程,p,V,T的计算。
五、反应进度
ξ=△nBvB
上式适用于反应开始时的反应进度为零的情况,△nB=nB-nB,0,nB,0为反应前B的物质的量。
νB为B的反应计算数,其量纲为1。
ξ的单位为mol。
六、热效应的计算
1.不做非体积功的恒压过程
Qp=△H=?
nCT1
T2T2p,mdT2.不做非体积功的恒容过程Qv=△U=?
nCT1v,mdT
3.化学反应恒压热效应与恒容热效应关系Qp-Qv=(△n)RT
4.由标准摩尔生成焓求标准摩尔反应焓变△rH?
m=?
BvB△fH?
m(B)
5由标准摩尔燃烧焓求标准摩尔反应焓变△rH?
m=—?
vB△CHm(B)
B?
6.△rHm与温度的关系
基希霍夫方程的积分形式
△rH?
(T2)=△rHm?
(T1)+m?
T2T1△rC?
p,m(B)dT
基希霍夫方程的微分形式
d△rH?
=△rC?
dT=?
vBCmp,m
B?
p,m(B)
七、节流膨胀系数的定义式
μμJ-T=(аTаp)HJ-T又称为焦耳—汤姆逊系数
篇二:
大学物理化学概念总结
第一章气体的pvT关系
一、理想气体状态方程
(1.5)Mmix=mn=?
mB?
nB
B
B
pV=(mM)RT=nRT(1.6)(1.1)
式中MB为混合物中某一种组分B
或pVm=p(Vn)=RT的摩尔质量。
以上两式既适用于各种(1.2)
式中p、V、T及n的单位分别为Pa、m3、K及mol。
Vm=Vn称为气体的摩尔体积,其单位为m3〃mol。
R=8.J〃mol-1〃K-1称为摩尔气体常数。
此式适用于理想,近似于地适用于低压下的真实气体。
二、理想气体混合物
1.理想气体混合物的状态方程(1.3)
pV=nRT=(?
nB)RT
B
pV=mRTMmix(1.4)
式中Mmix为混合物的摩尔质量,其可表示为
Mmixdef
?
y
B
MBB
混合气体,也适用于液态或固态等均匀相混合系统平均摩尔质量的计算。
2.道尔顿定律
pB=nBRTV=yBp(1.7)
P=?
pBB
(1.8)
理想气体混合物中某一种组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具
有的压力。
而混合气体的总压即等于
各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似
适用于低压混合系统。
3.阿马加定律界温度、临界压力下的状态称为临界
状态。
VB*=nBRTp=yBV(1.9)
四、真实气体状态方程
V=∑V*B(1.10)
VB*表示理想气体混合物中物质B的分体积,等于纯气体B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。
理想气体混合物的体积具有加和性,在相同温度、压力下,混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。
以上两式适用于理想气体混合系统,也近似适用于低压混合系统。
三、临界参数
每种液体都存在有一个特殊的温度,在该温度以上,无论加多大压力,都不可能使气体液化,我们把这个温度称为临界温度,以Tc或tc表示。
我们将临界温度Tc时的饱和蒸气压称为临界压力,以pc表示。
在临界温度和临界压力下,物质的摩尔体积称为临界摩尔体积,以Vm,c表示。
临
1.
范德华方程
(p+aVm2)(Vm-b)=RT(1.11)
或(p+an2V2)(V-nb)=nRT(1.12)
上述两式中的a和b可视为仅与气体种类有关而与温度无关的常数,称为范德华常数。
a的单位为Pa〃m
6
〃mol,b的单位是m3mol.-1。
该方
程适用于几个兆帕气压范围内实际气体p、V、T的计算。
2.维里方程
Z(p,T)=1+Bp+Cp+Dp+…(1.13)
或Z(Vm,,T)=1+BVm+C
Vm2+DVm3+…(1.14)
上述两式中的Z均为实际气体的压缩因子。
比例常数B’,C’,D’…的单位分别为Pa-1,Pa-2,Pa-3…;比例常数B,C,D…的单位分别为摩尔体积单位[Vm]的一次方,二次方,三次方…。
它们依次称为第二,第三,第四……维里系数。
这两种大小不等,单位不同的维里系数不仅与气体种类有关,而且还是温度的函数。
该方程所能适用的最高压力一般只有一两个MPa,仍不能适用于高压范围。
五、对应状态原理及压缩因子1.压缩因子的对应式
ZdefPV(nRT)=pVm(RT)(1.15)
压缩
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