热力学化学平衡平衡电化学动力学绪论有关数学有关气体.ppt

绪论 一、绪论 1. 物理化学及其研究方法 物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化学科学的理论基础。 研究方法 以物理学的基本原理和实验手段为基础，借助数学方法来研究化学反应的规律——逻辑推理法。如 热力学方法（宏观）——化学热力学； 统计力学方法——化学统计热力学； 量子力学（微观）——量子化学； 光学——光化学； 电学——电化学。 2.物理化学所担负的主要任务： ①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴随发生的能量转换关系； 　例如合成氨，常温常压下能否进行？产率？ ②化学动力学——化学反应的速率和机理； 　上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反应途径（模拟生物固氮） ③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系 　例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它们在不同条件下的变化，就有利于常温常压下寻找固氮的途径。　 3.物理化学的现况和发展 目前化学研究的前沿阵地： 5.如何学好物理化学 第一环节：认真听课 ⑴预习。 ⑵认真听课：注意以下三点 ①基本概念； ②公式推导过程和公式的限制条件； ③基本概念和公式如何在例题中应用。 ⑶作好笔记。 第二环节：课后复习和做习题 ⑴复习：整理和补充笔记，注意及时总结 ⑵做习题： 规律：一看、二仿、三做。 二、有关数学知识的复习 ⒈函数：Z = f (x,y) 如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中： p=f1(T,V), 压力是温度和体积的函数； V=f2(T,p), 体积是温度和压力的函数； ⒉偏微分的物理意义： 设Z = f (x,y) , x,y为独立变量, Z是x,y的连续函数,若自变量x改变了dx， y改变了dy，则Z相应改变了dZ: 例如在平面直角坐标系中，面积(Z)是长(x)和宽(y)的函数, Z = x·y。当x和y有微小变化时，面积变化为： 将上述两个偏微商代入dZ式, 并略去二级无限小量dx·dy, 得Z的全微分形式： 偏微商的物理意义：如p=f(T,V) 3. 全微分 设系统从a?c, 即从T1 ,p1,V1 ?T2 ,p2,V2 。 设V1 与V2相差极小，可用dV表示 ⒌ 循环关系式 三、气体 ② Gay-lussac定律: 恒压时，一定量的气体的体积与绝对温度成正比。 ③ Avogadro定律: 同温同压下，相同体积的气体含有相同的摩尔数。 （2）理想气体状态方程 ① 理想气体的规定：在任何温度、压力下都服从上述经验定律的气体称为理想气体。 ② 什么叫状态方程：能够表示某物质p,V,T之间相互关系的方程式叫做该物质的状态方程。 ③ 理想气体状态方程：pV=nRT 设 V = f (T, p, n) (3)混合理想气体 1 Dalton分压定律: p(总)=??pi 2 Amagal分体积定律：V(总)=??Vi (4) 实际气体和理想气体的比较 1. 理想气体的微观模型 ①分子之间没有相互作用力； ②分子本身不占有体积，仅为几何质点。 ③气体分子之间的碰撞和气体分子与器壁的碰撞均属弹性碰撞。　 2. 范德华(Van der Waals)方程 范德华参数a, b (5)物质的pVT关系和相变 2. 实际流体(CO2)的pV 图 3. 气液相变 气液相变与pV图 这时压力较低，全是气体。 压力缓慢 增大，在i点，二氧化碳气体开始凝结为液体 p=3.204MPa 气体全部凝结为液体 如果继续增加压力，由于液体压缩性很小，体积仅有微小改变，在等温线上出现陡峭上升的线段。 二氧化碳气体不断凝结为液体，系统的体积不断减小 270K时CO2相变过程 一.绪论 二.数学复习 三.气体 * 热 力 学 化 学 平 衡 相 平 衡 电 化 学 动 力 学 绪 论 有 关 数 学 有 关 气 体 PhyChemistry Chemistry 化学反应伴随着 总结规律 影响 影响 物理化学 热 光 电 目前物理化学研究的基本特点： ①宏观?微观：测定空间结构；量子化学 ② 体相?表相：表面化学；催化 ③ 静态?动态：分子反应动力学 ④ 定性?定量：计算机 ⑤ 单一学科?交叉、边缘学科：生物化学、药物化学、地球化学、海洋化学、天体化学、材料化学、计算化学、表面化学、金属有机化学等 ⑥ 平衡态?非平衡态。 催化基础的研究； 原子簇化学的研究； 分子动态学的研究； 生物大分子和药物大分子的研究。 ① 扩大知识面，打好专业基础： 掌握热力学处理问题的方法；掌