[国家级精品课程]物理化学双语课件2-1-chapter 2 Entropy-concept-Eng
第2章物理化学(双语)

The zeroth law of thermadynamics
Two systems that are each found to be in thermal equilibrium with a third system will be found to be in thermal equilibrium with each other.
12
Physical Chemistry
Chapter 2
Internal Energy内能
Internal energy内能: Total amount of energy in a
system. The sum total of all kinetic and potential energy within the system.
Physical Chemistry
Chapte 2
Chapter 2 THERMODYNAMICS热力学
extensive intensive Thermodynamic Properties composition volume pressure
Pressure(压力): mechanical equilibrium Temperature(温度): thermal equilibrium
Bilingual Course of Yunnan Open University
Physical chemistry
Chemical Engineering faculty of Yunnan Open University
Li Qin (associate professor)
1
Chapter 2
chemical change, not the rate of chemical change.
物理化学课件 第2章 热力学第一定律 (1)

热力学方法 •研究对象是大数量分子的集合体,研究 宏观性质,所得结论具有统计意义。
•只考虑变化前后的净结果,不考虑物质 的微观结构和反应机理。
•能判断变化能否发生以及进行到什么程 度,但不考虑变化所需要的时间。
局限性 不知道反应的机理、速率和微观性
质,只讲可能性,不讲现实性。
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2020/12/21
第一定律的数学表达式
U = Q + W Q pedV Wf
机器循环 U =0, W = Q ,对外做功必
须吸热,第一类永动机不可能造成。
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2020/12/21
§2.5 准静态过程与可逆过程
•功与过程 •准静态过程 •可逆过程
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2020/12/21
热力学能
热力学能(thermodynamic energy)以前 称为内能(internal energy),它是指系统内部 能量的总和,包括分子运动的平动能、分子
内的转动能、振动能、电子能、核能以及各
种粒子之间的相互作用位能等。
热力学能是状态函数,用符号U表示, 它的绝对值无法测定,只能求出它的变化值。
X1
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2020/12/21
状态方程
系统状态函数之间的定量关系式称为状态方 程(state equation )。
对于一定量的单组分均匀系统,状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明,只有两个 是独立的,它们的函数关系可表示为:
T=f (p, V) p=f (T, V) V=f (p, T) 例如,理想气体的状态方程可表示为:
物理化学第二章第一定律ppt课件-PPT资料125页

dVV TpdTV pTdp
(3)系统经过一个循环过程,状态函数的变化值为 零。
dF 0
状态函数的性质可以用十六字描述: 异途同归,值变相同,周而复始,数值还原
状态函数这些性质在热力学函数计算时非常重要.
(1)
UA A
B UB
(2)
如果: U1U2 循环后: dU 0
违反热力学第一定律, 所以 dU=0
(2) U的绝对值无法求出。
(3) U为广度量。 (4) 具有能量的量纲(J)
U Ui
i
(5) 对于简单系统,
Uf(T, p,n)
若为封闭系统, Uf(T, p)
31
系统状态发生微小的变化,引起系统热力学能的微 小变化,可以用全微分表示:
如:研究对象为水:
水 绝热箱 (1)
水 绝热箱 (2)
W
水
绝热箱
(3)
7
装置(3)为焦尔(Joule)功转化为热实验,证明 了4.16焦耳功=1 卡热
5. 系统的性质和状态(Properties and States)
系统的性质——指系统的宏观性质如T, p, V, U… 系统的状态——指系统的微观性质如分子,原子,电 子相互作用,运动类型,微观结构…系统内部的状态
第二章 热力学第一定律及其应用
§2-1 热力学概论 1. 热力学能解决什么问 题?
预见性问题
如:固氮: N2+2H2ONH4NO2
现实性问题
对于一个反应,要知道在什么条件下产品量多、质好。 如何从混合物中分离得到纯物质。
1
2. 热力学定律的基础、特点和限制 热力学定律的根据是两件事实: (1)不能制造出第一类永动机。 (2)不能制造出第二类永动机。
Atkins’PhysChem 08(物理化学课件英文版)

machinery
2024/1/10
1
Chapter 5 The Second Law: The machinery
Combining the First and Second Laws
5.1 The fundamental equations 5.2 Properties of the internal energy Properties of the Gibbs energy 5.3 General considerations 5.4 The variation of the Gibbs energy with temp. 5.5 The variation of the Gibbs energy with pressure
G f (T , p) compare with
dG
G T
p
dT
G p
T
dp
dG SdT Vdp
G T
p
S
;
G p
T
V
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Chapter 5 The Second Law: The machinery
5.2 Properties of the internal energy
P T V
nR V nb
T
nRT
nRT
an2
V nb V nb V 2
an2 V2
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(c) The variation of U、H and S with T
U T
V
CV
nCV ,m
H T
p
Cp
nC p,m
ppt课件-l e c t u r e e2( l e c t u r e2)

Copyright ©2010 R. R. Dickerson
3
HYDROCARBRONS REACTIVITY
FOR URBAN SMOG (OZONE)
FORMATION
HYDROCARBON
k(O) ( A l l u n i t s : cm³s ¹)
Copyright ©2010 R. R. Dickerson
16
Correlation plot of all LIF OHd at a versus the photolysis frequency of ozone, j(O1D). (Adapted from Holland
et al., 1998).
Anderson put a scanning spectrometer on t h e nose of a rocket and measured the emission a t 308 nm due t o s o l a r excitation.
In situ resonance fluorescence with a microwave discharge lamp worked i n t h e s t r a t
LECTURE 20 Atmospheric Odd Hydrogen, HOx
AOSC 637 Spring 2010 Atmospheric Chemistry Russell R. Dickerson
Copyright ©2010 R. R. Dickerson
1
Odd Hydrogen: O u t l i n e
物理化学国家级双语示范课程 course

一、概述物理化学是化学学科中重要的基础学科之一,其作用在于通过物理学原理解释和预测化学现象,为化学实验设计和化学工艺提供理论指导。
而双语示范课程则是一种新的课程教学模式,旨在通过中文和英文双语教学,培养学生的双语交流能力和专业知识。
本文将介绍物理化学国家级双语示范课程的相关内容和特点。
二、示范课程概述1. 课程名称:物理化学国家级双语示范课程2. 课程内容:包括化学热力学、化学动力学、化学量论等内容,并以物理学原理为基础,通过实例和案例分析展示化学现象。
3. 课程目标:培养学生对物理化学理论的理解和运用能力,提高学生的双语交流水平。
4. 课程特点:采用双语教学,课程设置严谨,案例讲解生动,注重培养学生的实际应用能力。
三、双语教学模式1. 双语教学内容设置:课堂教学内容以中文为主,辅以英文解释和补充。
教学用书和教学资料同时提供中文和英文版本,便于学生理解和学习。
2. 双语教学师资力量:教师队伍中的外籍教师具有良好的英文教学水平,并具有较强的物理化学领域知识,有助于提升课程的国际化水平。
3. 双语教学评价体系:课程考核除了中文版本的书面考试外,还设置英文版本的测试内容,以评价学生的双语学习水平。
四、示范课程的优势1. 提高学生的专业素养:双语教学模式让学生在学习物理化学知识的同时提高英文水平,为将来的国际交流和学术研究打下良好基础。
2. 拓展学生的视野:以国际化的教学模式培养学生的国际视野和跨文化交流能力,提高学生在国际化背景下的竞争力。
3. 促进学科的发展:通过双语示范课程的实施,促进物理化学教育的持续发展,为我国的高等教育体系增添新的亮点。
五、示范课程的实施方法1. 教材选择与编写:选择与教学内容相匹配的双语教材,并制定相关的教学大纲和课程标准,确保双语教学的质量和规范化。
2. 教学环境升级:配置先进的教学设备和多媒体教学资源,提供优质的教学环境,满足双语教学的需要。
3. 学生评价与反馈:定期收集学生的评价和反馈意见,不断完善课程设置和教学质量,提高双语示范课程的教学效果。
物理化学课件.ppt

2009-4-14
卡诺循环(Carnot cycle)
过程3:定温T1 可逆压缩由p3V3到p4V4 ( C→D)
U3 0
Q1
W3
RT1
ln
V4 V3
过程4:绝热 可逆压缩由 p4V4 到 p1V1( D→A)
T1 , 放热 Q1 ,受功W3
Q0 W4 U4 CV (T2 T1) U4 CV (T2 T1)
V1 V4
1
1
V2 V3
V1 V4
V2 V1
V3 V4
V2 V1
V4 V3
W RT2
Q2 W1
热力学第二定律是从无数客观实际的经验中总结 的一条假设,是对任何宏观系统都无例外的公理。
克劳修斯(Clausius)的说法:不可能把热从 低温物体传到高温物体,而不产生其它影响。
开尔文(Kelvin)的说法:不可能从单一热源
吸取热量使之完全转变为功,而不引起其它变化。
后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为:“第二类永动
2009-4-14
2. 1 自发过程的共同特征
自发过程 过程有自动发生的趋势,一旦发生就无 需借外力,可以自动进行,这种过程称为自发过程。
自发过程的共同特征—不可逆性 任何自发过程 的逆过程是不能自动进行的。例如:
(1) 焦耳热功当量中功自动转变成热; (2) 气体向真空膨胀; (3) 热量从高温物体传入低温物体; (4) 浓度不等的溶液混合均匀; (5) 锌片与硫酸铜的置换反应等,
功可自发地全部转变为热,但热不可能全部转变 为功而不留下任何痕迹 。
物理化学 03-02.熵ppt

Clausius 不等式的意义
Clsusius 不等式引进的不等号,在热力学上可以作 不等式引进的不等号, 为变化方向与限度的判据。 为变化方向与限度的判据。
δQ dS dS ≥ T
“>” 号为不可逆过程 > “=” 号为可逆过程
“>” 号为自发过程 > dS iso ≥ 0 “=” 号为处于平衡状 态 因为隔离体系中一旦发生一个不可逆过程, 因为隔离体系中一旦发生一个不可逆过程,则 一定是自发过程。 一定是自发过程。
1、恒温过程
初态为273K、100.00kPa,经过一个 例1:1.00mol N2(g)初态为 初态为 、 , 等温可逆过程膨胀到压力为10.00kPa,求此过程中 2(g) ,求此过程中N 等温可逆过程膨胀到压力为 的熵变。如果该气体自由膨胀到同样的终态, 的熵 的熵变。如果该气体自由膨胀到同样的终态, N2(g)的熵 变又是多少? 变又是多少?
有时把与体系密切相关的环境也包括在一起, 有时把与体系密切相关的环境也包括在一起, 用来判断过程的自发性, 用来判断过程的自发性,即:
∆Siso = ∆S (体系) ∆S (环境) 0 + ≥
“>” 号为自发过程 > “=” 号为可逆过程
对熵的理解: 对熵的理解:
是状态函数, 1、S是状态函数,广度性质 可用Clausius 2、可用Clausius 不等式判断过程的可逆性 3、在任意隔离系统中一切可能进行的自 发过程都引起熵的增大。 发过程都引起熵的增大。若系统已处 于平衡状态, 于平衡状态,则其中发生的任何过程 一定可逆。 一定可逆。
∆S ( N 2 ) = − nN R ln(V N / V ) = − nN R ln y N = 1.484J ⋅ K −1 ∆S = ∆S (O 2 ) + ∆S ( N 2 ) = 4.160J ⋅ K −1
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The structure of a heat engine
Central South University
Characteristics of spontaneous process
The spontaneous process (自发过程)
are always accompanied by a dispersal of energy into a more disordered form.
Chapter 2 Entropy and
The Second Law of Thermodynamic
——2-1 Entropy
(acknowledge to reference of Peter Atkins`s Physical Chemistry ,7th )
Central South University
Formation of water - SPONTANEOUS! 2H2(g) + O2(g) Pt cat 2H2O(l) H = - 285.8 kJ.mol-1
However, the dissolution of ammonium
nitrate is also spontaneous, but it is also endothermic.
(熵的热力学定义)
For a measurable change between two states i and f this expression integrates to:
S
f
Qrev
T
f
i
S f Si
Qrev.
T
i
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Property of Entropy (熵的性质)
• Clausius inequality
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热力学第二定律 The Second Law of Thermodynamic
1. Spontaneous Process
Central South University
Characteristics of spontaneous process 自发过程的特点
Central South University
Characteristics of spontaneous process 自发过程的特点
But some things don't : We can confine a gas to a smaller volume;
we can cool an object with a refrigerator, we
heat from a reservoir ( 热 源) and its
complete conversion into work (功).
Central South University
热功转换效率
卡诺循环的效率
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卡诺循环
T1VB 1 T2VC 1
卡诺定理的意义:(1)解决了热机效率的极限值问题。
(2)引入不等号,原则上解决了化学反应的方向问题;
Entropy (熵)
1). The thermodynamic definition of entropy
(熵的热力学定义)
The thermodynamic definition of entropy is based on Keep Mind! Qrev Heat of reversible process dS T (可逆过程的热!)
NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) H = +25.7 kJ.mol-1 So is: 2N2O5(s) 4NO2(g) + 2O2(g) H = +109.5 kJ.mol-1 a process does not have to be exothermic to be spontaneous.
Examples • Nails rusting outdoors
SPONTANEOUS PROCESS
• Ice melting at room temperature
• Expansion of gas into an evacuated space
• Formation of water from O2(g) and H2(g):
Why are some processes spontaneous and others not?
We know that temperature has an effect on the spontaneity of a process.
e.g. T>0oC ice melts spontaneous at this temp. H2O (s) H2O (l) T<0oC water freezes spontaneous at this temp. H2O (l) H2O (s)
Q3 Q1 Q2
First Law uses the internal energy to identify permissible changes.
(图片来自网站)
Central South University
Target:
Reaction direction limitation
Central South University
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Review: the First Law of Thermodynamic
△U = Q+ W
—the First Law of thermodynamics
only those change may occur for which the U of an isolated system remains constant.
Central South University
Exothermic processes tend to be spontaneous. Example
Rusting of nail - SPONTANEOUS! 4Fe(s) + 3O2(g) Fe2O3(s) H = - 822.2 kJ.mol-1
can force some reactions to go in reverse.
However, none of these processes happens
spontaneously(自发地).
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SPONTANEOUS PROCESS
Transfer of Mass, creates fluid currents like in rivers or streams.
Configuration Chang
Central South University
Characteristics of spontaneous process 自发过程的特点
• spontaneous process are irreversible
• related to temperature and process heat
spontaneous process? The second law addresses these
Central South University
The Second Law of Thermodynamic
•Natural process
•2nd law of thermodynamics
• heat-temperature quotient and entropy
The units (单位)of entropy: J K -1. The units of Molar entropy: J K -1 mol –1 (the same as that of R)
Central South University
Entropy (熵)
1). The thermodynamic definition of entropy
2H2(g) + O2(g)
Pt cat 2H O(g) 2
Central South University
Review: the Second Law of Thermodynamic
热力学第二定律
Statements on the Second Law of Thermodynamic:
No process ( 过 程 ) is possible in which the sole result is the absorption of
Central South University
The dispersal of energy
The spontaneous changes are always accompanied by a dispersal of energy into a more disordered form.
Sketch for the distribution of energy
Some things happen naturally without any help:
(1) A gas expands to fill the available volume; (2) A hot body cools to the temperature of its surroundings ; (3) A chemical reaction runs in one direction rather than another.