物理化學(xué)熱力學(xué)一律1課件

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(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,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(shí)輕輕彎曲,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(chǔ)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(chǔ)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(jì)熱力學(xué) 量子化學(xué),（宏觀）（橋梁）（微觀）,化學(xué)動(dòng)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(gè)別到一般，由事實(shí)到概括,演繹法：從一般到個(gè)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(jì)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(duì)理論的理解,4、注意前后知識(shí)的連貫性,講82學(xué)時(shí) (講1、2、3、6、7、8、9、10章）,實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)（7個(gè)）,萬洪文物理化學(xué)習(xí)題解，,要嗎？要就拷去。,四、物理化學(xué)有什么用？,（看圖說話）,電動(dòng)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(duì)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。,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(duì)的孤立系統(tǒng)!,相互作用小時(shí)：,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(duì)系統(tǒng)的,描述,，可用宏觀可測(cè),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)（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(shí)）,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(shí)）,相平衡:,系統(tǒng)中各相的組成和數(shù)量均不隨時(shí)間而變,化學(xué)平衡:,系統(tǒng)中各物質(zhì)的量不隨時(shí)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(shí)間而變時(shí)，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(gè)平衡：,例,例,2、狀態(tài)函數(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(duì)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！,