朱文濤物化1緒論理氣ppt課件

1、作業(yè): 3, 5, 6, 7,13閱讀: A. 1.11.4答疑: 每周二，晚7:30-9:30 化學(xué)館 226 化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系一、什么是物理化學(xué)一、什么是物理化學(xué)化學(xué)反應(yīng) 物理現(xiàn)象伴隨發(fā)生影響物理化學(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)：熱力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)實驗方法：以物理方法為主數(shù)學(xué)演繹方法所以，物理化學(xué)是集化學(xué)、物理及數(shù)學(xué)于一身的一門學(xué)科。即以物理和數(shù)學(xué)的方法研究化學(xué)問題。二、物理化學(xué)的任務(wù)二、物理化學(xué)的任務(wù)(1) 化學(xué)熱力學(xué)：方向，限制，能量轉(zhuǎn)換， 宏觀性質(zhì)(2) 化學(xué)動力學(xué)：反應(yīng)速率及機理(3) 物質(zhì)結(jié)構(gòu)：宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、物理化學(xué)

2、學(xué)習(xí)方法三、物理化學(xué)學(xué)習(xí)方法 物理化學(xué)的重要性 物理化學(xué)的學(xué)科特點：公式、概念、方法 學(xué)習(xí)方法四、數(shù)學(xué)準備四、數(shù)學(xué)準備例如：復(fù)合函數(shù)微分法),(,yxzxfF yxzyxzzFxFxFzxfF,zzFxxFFxzdddyxzyxzzFxFxF那么此公式是以下數(shù)學(xué)處理方法的結(jié)果：令：那么在y不變的條件下此式兩端同除以dx，得五、教材和參考書五、教材和參考書 教材：朱文濤.物理化學(xué)中的公式與概念朱文濤.物理化學(xué) 參考書：傅獻彩等.物理化學(xué)天津大學(xué).物理化學(xué)胡英.物理化學(xué)Ira. N. Levine . Physical ChemistryP. W. Atkins . Physical Chemis

3、try11 理想氣體 (Ideal gas)一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程 (Equation of state for ideal gas)nRTpV RTpVmp, V, T, n的意義及單位：Vm：摩爾體積，m3 mol-1R：摩爾氣體常數(shù)，8.314 JK-1mol-1 理想氣體的定義及方程的用途定義：在任意溫度和壓力下都嚴格服從理想氣體狀態(tài)方程的氣體用途：對于一定量的理想氣體，pVT中有一個不獨立。所以p可敘述為：將物質(zhì)的量為n的理想氣體置于一個溫度為 T體積為V的容器中，氣體所具有的壓力。 理想氣體的微觀模型：分子是幾何點無分子間力 低壓實際氣體可近似當(dāng)作理想氣體二、分壓

4、定律二、分壓定律 (The Law of Partial Pressure)1. 分壓：在氣體混合物中，定義pxpBBpxppxpBBBBBB pB代表組分氣體B對氣體混合物壓力的貢獻。2. 分壓定律：對理想氣體混合物VRTnVRTnxxVnRTpxpBBBBB)( 在理想氣體混合物中，任意組分氣體的分壓等于同溫下該氣體在容器中單獨存在時的壓力12 實際氣體 (Real gas)一、實際氣體狀態(tài)方程一、實際氣體狀態(tài)方程 (Equation of state for real gas)問題提出： 用理想氣體狀態(tài)方程計算 實際氣體，產(chǎn)生偏差。至今實際氣體狀態(tài)方程已約200個 Van der Waa

5、ls方程思想：對實際氣體分別做兩項修正方程：RTbVVap)(m2mnRTnbVVanp)(22 a和b：Van der Waals常數(shù)，可查，意義方程的優(yōu)缺點：二、對比狀態(tài)原理二、對比狀態(tài)原理 (The principle of corresponding states)1. 幾個概念(1) 蒸氣壓：在討論氣液轉(zhuǎn)化時常用定義：在一定條件下，能與液體平衡共存的它的蒸氣的壓力水水水蒸氣, pT=const.例如： 是液體的性質(zhì)：表示液體揮發(fā)的難易。其大小決定于液體所處的狀態(tài)(主要決定于溫度)。沸點：蒸氣壓外壓時的溫度，通常是指蒸氣壓101325 Pa，稱(正常)沸點。 (2) 臨界參數(shù)和臨界點：

6、 定義：Tc利用加壓手段使氣體液化的最高溫度pc在臨界溫度時使氣體液化所需的最小壓力Vc在臨界溫度和臨界壓力時氣體的摩爾體積 是物性參數(shù) 不易測定(3) 對比參數(shù)和對比狀態(tài)： 定義：crTTT crppp cmrVVV 范氏對比方程：1881年將范氏方程應(yīng)用于臨界點并進行純數(shù)學(xué)處理，得到2cc3Vpa c31Vb ccc38TVpR rr2rr38313TVVp代入原方程并整理Van der Waals 對比方程啟示：f (pr, Vr, Tr)=0。即不同氣體如果它們具有相同的pr和Tr，則Vr必相同。稱它們處在相同對比狀態(tài)。2. 對比狀態(tài)原理：處在相同對比狀態(tài)的各種氣體(乃至液體)，具有相

7、近的物性(如摩爾熱容、膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)、黏度等)。三、用壓縮因子圖計算實際氣體三、用壓縮因子圖計算實際氣體 (Calculation of real gases with compression factor figure)ZnRTpV ZRTpVm(1) Z的意義：壓縮因子。Z與1的差值代表氣體對理想氣體的偏差程度，理想氣體的Z1。ZnRTpV ZRTpVm(2) 如何求Z：Z不是特性參數(shù)，隨氣體狀態(tài)而改變Z = f(T, p)RTpVZm)()(rcrcrcTTRVVpp代入對比參數(shù)rrrcrrrcccTVpZTVpTRVp),(rrcTpZfZ Zc: Critical compression factor 若滿足范氏方程，那么ccc38TVpR即 Zc3/80.375實驗表明：Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30 Zcconst.于是),(rrTpfZ 處在相同對比狀態(tài)的各種氣體不僅有相近的物性，而且有相同的壓縮因子。于是許多人測定Z，結(jié)果確是如此。將測量結(jié)果繪制成圖壓縮因子圖Tr=1pr=1.5Z=0.25110101325 PaVm