物理化學(xué) (5)基礎(chǔ)藥學(xué)課件

1、 物 理 化 學(xué) Physical Chemistry 物理化學(xué)多媒體課件 劉洋緒論化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)分析化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)電化學(xué)表面化學(xué)一、物理化學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容什么是物理化學(xué)化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)伴隨發(fā)生影響物理現(xiàn)象物理化學(xué)由此聯(lián)系出發(fā)研究化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律物理化學(xué)的研究方法（理論基礎(chǔ)、試驗(yàn)方法、數(shù)學(xué)演示）(一) 物理化學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容（1）化學(xué)熱力學(xué)：方向、限度、能量轉(zhuǎn)換、宏觀性質(zhì)（2）化學(xué)動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)速率及機(jī)理（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)：宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系（二）物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法第一章 熱力學(xué)第一定律化學(xué)熱力學(xué)研究的內(nèi)容熱力學(xué)的特點(diǎn)： 第一節(jié) 熱力學(xué)概論

2、研究對(duì)象是宏觀的研究方法是宏觀的不涉及時(shí)間這個(gè)變量定義：狀態(tài) 平衡態(tài)平衡態(tài)包括的具體內(nèi)容：二、熱力學(xué)平衡態(tài)平衡態(tài)熱平衡力學(xué)平衡相平衡化學(xué)平衡定義：由系統(tǒng)狀態(tài)確定的系統(tǒng)的各種熱力學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)：（1）是狀態(tài)的單值函數(shù) （2）改變化量決定于初末狀態(tài) （3）狀態(tài)函數(shù)的微小變化在數(shù)學(xué)上是全微分三、狀態(tài)函數(shù)與狀態(tài)方程（一）狀態(tài)函數(shù)理想氣體狀態(tài)方程也可表示為：pVm=RTpV = (m/M)RT以此可相互計(jì)算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)按系統(tǒng)初末狀態(tài)變化四、過(guò)程與途徑簡(jiǎn)單狀態(tài)變化過(guò)程：（即P、V、T）相變化過(guò)程：相變、混合等化學(xué)變化過(guò)程：按變化條件的不同等溫過(guò)程：T1=T2=T環(huán)等壓

3、過(guò)程：P1=P2=P環(huán)等容過(guò)程：V絕熱過(guò)程：循環(huán)過(guò)程：系統(tǒng)的能量 六、熱力學(xué)能動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能定義、意義也稱熱力學(xué)能，U（1）內(nèi)能是系統(tǒng)的性質(zhì)，或者稱狀態(tài)函數(shù)（2）沒(méi)有絕對(duì)值內(nèi)能第三節(jié) 熱力學(xué)第一定律定律：數(shù)學(xué)表達(dá)式：一、熱力學(xué)第一定律能量守恒，表述方式很多（第一永動(dòng)機(jī)不可能）U=U2-U1=Q+W使用于非敞開系統(tǒng)（二）體積功怎么算系統(tǒng)、v若體積膨脹或壓縮dV（即V V+dV）則（1）環(huán)境壓力做被積函數(shù)（2）此式中的W與熱力學(xué)表達(dá)式中的W不同（3）具體過(guò)程的體積功等外壓過(guò)程等壓過(guò)程自由膨脹等容過(guò)程理想氣體等溫可逆過(guò)程1、理想活塞2、外界壓強(qiáng)與系統(tǒng)壓強(qiáng)無(wú)限接近例題1、用管道輸送天然氣，當(dāng)輸送壓力為

4、200kPa，溫度為25時(shí)，管道內(nèi)天然氣的密度為多少？假設(shè)天然氣可看作是純的甲烷。解：由題可知P=200103Pa、T=25+273.15K、M=16.0410-3kg.mol-1 =m/V m=nM V=nRT/p例題2：今有2mol H2，起始體積為1510-3m3，若在恒定溫度298.2K時(shí)，經(jīng)下列過(guò)程膨脹至體積為5010-3m3，試計(jì)算個(gè)過(guò)程的功W。（H2可視為理想氣體）（1）自由膨脹（2）反抗恒定外壓100kPa膨脹（3）可逆膨脹解：（1）自由膨脹：W=0 （2）恒定外壓膨脹：（3）可逆膨脹：一、等容熱：（W，=0,恒容）第五節(jié) 焓 二、等壓熱和焓：H = U + pV焓是狀態(tài)函數(shù)、

5、容量性質(zhì)、J無(wú)物理意義H = H (T，p)定義：等壓：條件：等壓（W，=0,恒壓） 令：H = H (T、p) 則：等壓：2、等壓熱容 （等壓簡(jiǎn)單變溫過(guò)程）3、Cp與T的關(guān)系由定義知（1）Cp是狀態(tài)函數(shù)、容量性質(zhì)（2）P的影響很小（3）CpT可靠查表得到處理具體問(wèn)題如何使用熱容數(shù)據(jù)將（2）帶入（1）（1）適用于任何物質(zhì)（2）內(nèi)壓（3）公式的意義 單位：J 單位：J （封閉系統(tǒng)、等壓） 單位：J.K-1.mol-1（封閉系統(tǒng)、等容） 單位：J.K-1.mol-1（封閉系統(tǒng)、等壓）例題2、已知在1173K和100kPa下CaCO3（s）分解為CaO（s）和CO2（g）時(shí)吸熱178kJ。試計(jì)算此過(guò)程的Q、W、U和H。解：此過(guò)程為等溫等壓下的化學(xué)反應(yīng)：且非體積功W=0，古H=Qp= 178kJ又因?yàn)槟B(tài)體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初始態(tài)體積，所以可視CO2（g）氣體為理想氣體例題3、在100kPa下，2mol 323K的水變成423K的水蒸氣，試計(jì)算此過(guò)程所吸收的熱。已知水和水蒸氣的平均摩爾定壓熱容分別為75.31和33.47J.K-1.mol-1，水在373K、100kPa壓力下，由液態(tài)水變成水蒸氣的氣化熱