物理化学上册-天津大学编写-第五版课件资料
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物理化学上册绪论课件PPT
pV 100 103 24.78 103 1 1 R J mol K nT 1 300 1 1 8.3145J mol K
20
【例】
求2mol理想气体，在压力为101.325 kPa下，体积为 0.0448 m3时的温度（R=8.3145 J· mol-1· K-1）。 解：
6
绪 言
物理化学的建立与发展
1887年德国科学家奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍 夫合办的《物理化学杂志》（德文）创刊。
俄国科学家罗蒙诺索夫最早使用“物理化学”这一术语。
7
物理现象
化学现象
物理化学
应用物理学的实验方法
物质的性质和结构的关系 化学反应过程中的普遍性规律
8
物理化学课程的基本内容
在通常温度和压力下，将一定量的氢气和氧气按照
pV 2 RT
pV 2 8.3145J K 1 T
101.325 103 0.0448 T K 2 8.3145 T 273 K
22
第1章 化学热力学基础
1.0 化学热力学理论的基础和方法
热力学第一定律（能量守恒）
热力学第二定律（物质变化过程的方向与限度）
热力学第一定律和第二定律都是经验规律。
热力学第三定律（化学平衡计算）
23
1.0 化学热力学理论的基础和方法
pV nRT
3
101.325 103 0.0448 2 8.3145 T 101.325 10 0.0448 2 RT / K
101.325 103 0.0448 2 8.3145 T / K
21
求2mol理想气体，在压力为101.325 kPa下，体积为 0.0448 m3时的温度（R=8.3145 J· mol-1· K-1）。 解：
20
【例】
求2mol理想气体，在压力为101.325 kPa下，体积为 0.0448 m3时的温度（R=8.3145 J· mol-1· K-1）。 解：
6
绪 言
物理化学的建立与发展
1887年德国科学家奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍 夫合办的《物理化学杂志》（德文）创刊。
俄国科学家罗蒙诺索夫最早使用“物理化学”这一术语。
7
物理现象
化学现象
物理化学
应用物理学的实验方法
物质的性质和结构的关系 化学反应过程中的普遍性规律
8
物理化学课程的基本内容
在通常温度和压力下，将一定量的氢气和氧气按照
pV 2 RT
pV 2 8.3145J K 1 T
101.325 103 0.0448 T K 2 8.3145 T 273 K
22
第1章 化学热力学基础
1.0 化学热力学理论的基础和方法
热力学第一定律（能量守恒）
热力学第二定律（物质变化过程的方向与限度）
热力学第一定律和第二定律都是经验规律。
热力学第三定律（化学平衡计算）
23
1.0 化学热力学理论的基础和方法
pV nRT
3
101.325 103 0.0448 2 8.3145 T 101.325 10 0.0448 2 RT / K
101.325 103 0.0448 2 8.3145 T / K
21
求2mol理想气体，在压力为101.325 kPa下，体积为 0.0448 m3时的温度（R=8.3145 J· mol-1· K-1）。 解：
《物理化学》(天大第五版)考点精讲教程(第1讲 气体的pVT关系)
第1讲气体的pVT 性质《物理化学》考点精讲教程（天津大学第五版）主讲人：张彩丽网学天地《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程四、物理化学课程的内容《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、气体常数《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（1）指定状态下计算系统中各宏观性质。
《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（2）状态变化时，计算系统各宏观性质。
《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程例：某空气《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 质量分数《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程5. 理想气体方程对理想气体混合物的应用《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 道尔顿分压定律《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、阿马格分体积定律《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程物理意义:《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程四、两者关系《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程1. 指定状态下的计算《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 状态变化时的计算《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程A,0200kPap=《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 性质《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、临界参数c《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、真实气体的《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程1. T< T c，反映出液体的不《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. T = T c《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 波义尔温度《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、范德华方程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 体积修正《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、维里方程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、压缩因子图任何Tr ，pr→0，Z→1（理想气体）；T r较小时，p r↑，Z先↓，后↑，反映出气体低压易压缩，高压难压缩；T r 较大时，Z ≈1。
物理化学天津大学第五版课件第四章
例4-1、25℃时有x(甲醇)=0.400的甲醇水溶液。若向大量的该溶液 中加入1mol水(A) ，则溶液的体积增加17.35cm3；加入1mol甲醇 (B)，则溶液体积增加39.01cm3。 试求将0.600mol水与0.400mol甲醇混合，计算混合过程体积变化了 多少？ 已知：25℃下ρA=0.997g· cm-3 ，ρB=0.791g· cm-3 。
—— 混合物总体积随B组分物质量的变化率
——m3/mol
——偏导 8
液体中发生的混合过程多为定温定压过程，则
V V V V dV dp dnB dnC ... dT T p ,nB p T ,nB nB T , p ,nc nC T , p ,nD
§4-1
液态混合物及溶液组成的标度
nB bB mA
1.混合物及溶液中组分B的组成标度
（1）B的质量摩尔浓度： （2）B的体积摩尔浓度： 单位：mol· kg-1
nB cB 单位：mol· m-3 V
nB B （3）B的摩尔分数： x B B nB B
mB （4）B的质量分数： wB mB
AB U B TSB GB H B TSB ... ... G B p VB T , nB T , nB
... ... S B VB p T p , nB ... ...
H B GB T 2 T T p
例：水与乙醇的混合物体积，Vm或V 均小于理想情况。主要 是偶极分子强烈吸引及本身缔合度发生变化——形成氢键。 60 Vm0 20 H2O 60
Vm
Vm ,水 =18.09mL/mol， Vm ,乙醇 =58.35mL/mol
天津大学第五版物理化学课件
2020/3/1
6.熵判据——熵增原理
对于绝热系统， Q 0 ，所以Clausius 不等式为
dS …0
> 不可逆 = 可逆
熵增原理可表述为：在绝热条件下，系统发
生不可逆过程，其熵增加。或者说在绝热条件下，
不可能发生熵减少的过程。
如果是一个隔离系统，环境与系统间既无热 的交换，又无功的交换，则熵增加原理可表述为： 一个隔离系统的熵永不减少。
§3.9 克拉佩龙方程 §3./3/1
§3.1 卡诺循环（Carnot cycle）
1824 年，法国工程师 N.L.S.Carnot (1796~1832)设计 了一个循环，以理想气体为 工作物质，从高温 (T1)热源吸 收 Q1 的热量，一部分通过理 想热机用来对外做功W，另一 部分 Q2的热量放给低温 (T2 )热 源。这种循环称为卡诺循环。
• 环境熵变的计算 • 凝聚态物质变温过程熵变的计算 • 气体恒容变温、恒压变温过程熵变的计算 • 理想气体pVT变化过程熵变的计算
2020/3/1
1.环境熵变的计算
环境恒温：
dSamb
Qamb Tamb
环境非恒温：
Samb
Qamb Tamb
Qsys Tamb
Samb
2 Qr
相除得 V2 V3
V1 V4
所以
Q1
Q2
nRT1
ln V2 V1
nRT2
ln V4 V3
nR(T1
T2
)
ln
V2 V1
2020/3/1
§3.1 卡诺循环（Carnot cycle）
整个循环：
物理化学天津大学第五版第六章讲解
一、完全互溶双液系相平衡及相图——定温的 p - x 图
3)、相图分析——杠杆规则
l
恒压线
D p*B
R:系统点， pR-XR； L:液相
点
pR-xL ； G:气相点, pR-yG
气相量为nG，液相量为nL；
pR
p*A C
LR
G
nL
nG
g
(nG nL ) X R nG yG nL xL A
p
A
x
A
pB xB
p
A
(
pB
p
A
)xB
xB
101.325
p
A
p
B
p
A
,
yB
pB p
p
B
x
B
101.325
A xL XR y
B
G
l
pR
L
p*A C
Dp *
B
R G
g
(T,xB,yB)
A
XL
y
B
x (y G)
2)相图分析
（1）点： F=0， C=1，P=2
⑴ 30℃下，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可能有 几种？
⑵ -10℃及常压下，与碳酸钠水溶液及冰平衡共存 的含水盐最多可能有几种？
解：⑴ 设S=2，则R=0、R’=0，C=S-R-R’=2 或设S=5，则R=3、R’=0，C=S-R-R’=2 F =C - P + 1= 3 - P ，∵Fmin=0，∴ Pmax=3,含水盐
确定平衡系统的状态所必须的独立强度变量的 数目称为自由度。
天大物理化学第五版第七章电化学ppt课件
银库仑计中有0.723 mmol Ag沉积，则在电解池中阳极必有相同数量 的Ag被氧化成Ag+而进入溶液，即 n反应 (Ag ) 0.723 mmol
对Ag+ 物料衡算有 ： n电解后
n电解前
n反应 n迁移
t(Ag )n反应
17
t(Ag )
n电解前
n电解后
1
1.007
1.390 1
0.470
n反应
电解质溶液的 ：
相距为1m, 面积为1m2
1m2
的两个平行板电极之间充
满电介质溶液时的电导。
1m
(2) 摩尔电导率Λm:
1mol电解质溶液导电能力，即单位浓度下的电导率：
m
/c
(单位为S. m2.mol-1)
20
2. 电导的测定
用惠茨通（Wheatstone）电桥测电导
（实为测电阻，用交流电）
当T＝0时： VAD = VAC , I1R1 = I2R3 VDB =VCB , I1Rx = I2R4
m,
均可查表计算
26
5. 电导测定的应用
(1) 计算弱电解质的解离度及解离常数
弱电解质部分电离，例如，醋酸：
解离前
CH3COOH ＝ H+ + CH3COO-
c
0
0
解离平衡时 c(1- ) c c
K
（ c /c ）2 （1 ）c /c
2
1 c /c
m m
测电导可求得
由 可求出 m(= /c)
查表、计算可得 Λm
即：通过1 mol 电子电量时，任一电极上发生得失1 mol 电 子的电极反应。电极上析出或溶解的物质的量与之相应。
物理化学天津大学第五版课件第三章讲解
▪ 方向问题：C(石墨) →C(金刚石)的变化极具价值，但历史上的无 数次试验均告失败。
应用热二律计算表明，常温实现这一转化所需压力为大于 1500MPa（15000atm）。即常温常压下该变化正向是非自发的。
事实表明：一定条件下，并非任何变化都能朝着人们预期的方向 进行。
提出的问题：确定条件下的方向为何？ 预期方向的实现需要何种条件？
p
A(p1,V1,T1)
●
Q1
● B(p2,V2,T1)
D(p4,V4,T2) ●
Q2
●
C(p3,V3,T2)
§3-2 卡若循环与热机效率——热转化为功的限度 过程1：恒温可逆膨胀（Ａ Ｂ）：从高温热源吸热对外做功
Q1
Q1
100%
热机 (气缸)
高温热源(T1) Q1>0
-W Q2<0 低温热源(T2)
§3-2 卡若循环与热机效率——热转化为功的限度
二、卡诺热机 理想气体为工质，经:
恒温可逆膨胀 绝热可逆压缩
绝热可逆膨胀 恒温可逆压缩
应用第一章所学求W
高温热源(T1) Q1>0
热机
(气缸)
-W
Q2<0
低温热源(T2)
➢ 热二律的提出背景 ▪ 限度问题：高炉炼铁 ▪ 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 (高温)
事实表明：一定条件下，变化是有限度的。 提出的问题：
确定条件下某变化的限度如何， 平衡位置在哪？ 影响平衡位置的因素有哪些，怎样影响？ 如何控制条件来控制平衡位置及转化率？
▪ 方向和限度两个问题是热一律所不能解决的。
自发 过程 气体 扩散
热传导
推动力 自发方向 压力差 p高→p低 温度差 T高→T低
应用热二律计算表明，常温实现这一转化所需压力为大于 1500MPa（15000atm）。即常温常压下该变化正向是非自发的。
事实表明：一定条件下，并非任何变化都能朝着人们预期的方向 进行。
提出的问题：确定条件下的方向为何？ 预期方向的实现需要何种条件？
p
A(p1,V1,T1)
●
Q1
● B(p2,V2,T1)
D(p4,V4,T2) ●
Q2
●
C(p3,V3,T2)
§3-2 卡若循环与热机效率——热转化为功的限度 过程1：恒温可逆膨胀（Ａ Ｂ）：从高温热源吸热对外做功
Q1
Q1
100%
热机 (气缸)
高温热源(T1) Q1>0
-W Q2<0 低温热源(T2)
§3-2 卡若循环与热机效率——热转化为功的限度
二、卡诺热机 理想气体为工质，经:
恒温可逆膨胀 绝热可逆压缩
绝热可逆膨胀 恒温可逆压缩
应用第一章所学求W
高温热源(T1) Q1>0
热机
(气缸)
-W
Q2<0
低温热源(T2)
➢ 热二律的提出背景 ▪ 限度问题：高炉炼铁 ▪ 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 (高温)
事实表明：一定条件下，变化是有限度的。 提出的问题：
确定条件下某变化的限度如何， 平衡位置在哪？ 影响平衡位置的因素有哪些，怎样影响？ 如何控制条件来控制平衡位置及转化率？
▪ 方向和限度两个问题是热一律所不能解决的。
自发 过程 气体 扩散
热传导
推动力 自发方向 压力差 p高→p低 温度差 T高→T低
天津大学第五版物理化学课件
当系统达到平衡，
rGm rG RT ln J 0
$ m eq p $ eq rGm RT ln J p RT ln K $
K称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数，在
数值上等于平衡时的压力商，是无量纲的量。因
为它与标准摩尔反应吉布斯函数有关，所以又称
为标准平衡常数。
1. 标准平衡常数
(1) C(s) O2 (g) CO2 (g)
(2) CO(g) 1 O2 (g) CO2 (g) 2
$ r Gm (1)
$ r Gm (2)
(1) - 2×(2) 得（3）
(3) C(s) CO2 (g) 2CO(g)
$ $ $ r Gm (3) r Gm (1) 2 r Gm (2)
例题
例题 298K时，正辛烷C8H18（g）的标准燃烧焓是 –5512.4 kJ· –1 ，CO2(g)和液态水的标准生成焓分别 mol 为–393.5和–285.8 kJ· –1 ；正辛烷，氢气和石墨的标 mol 准熵分别为463.71，130.59和5.69 J· –1· –1。 K mol ⑴ 试求算298K时正辛烷生成反应的K。 ⑵ 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什 么？ ⑶ 升高温度对提高其产率是否有利？为什么？ ⑷ 若在298K及标准压力下进行此反应，达到平衡 时正辛烷的物质的量分数能否达到0.1？若希望正辛烷 的物质的量分数达0.5，试求算298K时需要多大压力才 行？
例题
6. 其它的平衡常数
eq K p ( pB ) B B
一般有单位
对于理想气体
eq pB B $ eq B $ B K ( $ ) ( pB ) /( p ) p B B
rGm rG RT ln J 0
$ m eq p $ eq rGm RT ln J p RT ln K $
K称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数，在
数值上等于平衡时的压力商，是无量纲的量。因
为它与标准摩尔反应吉布斯函数有关，所以又称
为标准平衡常数。
1. 标准平衡常数
(1) C(s) O2 (g) CO2 (g)
(2) CO(g) 1 O2 (g) CO2 (g) 2
$ r Gm (1)
$ r Gm (2)
(1) - 2×(2) 得（3）
(3) C(s) CO2 (g) 2CO(g)
$ $ $ r Gm (3) r Gm (1) 2 r Gm (2)
例题
例题 298K时，正辛烷C8H18（g）的标准燃烧焓是 –5512.4 kJ· –1 ，CO2(g)和液态水的标准生成焓分别 mol 为–393.5和–285.8 kJ· –1 ；正辛烷，氢气和石墨的标 mol 准熵分别为463.71，130.59和5.69 J· –1· –1。 K mol ⑴ 试求算298K时正辛烷生成反应的K。 ⑵ 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什 么？ ⑶ 升高温度对提高其产率是否有利？为什么？ ⑷ 若在298K及标准压力下进行此反应，达到平衡 时正辛烷的物质的量分数能否达到0.1？若希望正辛烷 的物质的量分数达0.5，试求算298K时需要多大压力才 行？
例题
6. 其它的平衡常数
eq K p ( pB ) B B
一般有单位
对于理想气体
eq pB B $ eq B $ B K ( $ ) ( pB ) /( p ) p B B
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（1）分子间力
吸引力 分子相距较远时，有范德华力；
排斥力 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。
E吸引 －1/r 6
E排斥 1/r n
Lennard-Jones理论：n = 12
E总
E吸
引＋E排
斥＝
－A r6
B r 12
式中：A－吸引常数；B－排斥常数
19
（2） 理想气体模型 a) 分子间无相互作用力 b) 分子本身不占体积
光
磁
热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
4
物理现象
化学现象
物理化学
用物理的理论和实验方法 研究化学变化的本质与规律
5
❖ 二、物理化学要解决的问题
❖ 化学反应的方向与限度问题－热力学 ❖ 化学反应进行的速率和机理问题－动力学 ❖ 物质的性质与其结构之间的关系问题－物质
结构
❖ 三、物理化学研究的方法
第一章 气体的 pVT 性质
Chapter1 the pVT relationships of gases
物质的聚集状态
气体 液体 固体
V 受 T、p 的影响很大 V 受 T、p 的影响较小
联系 p、V、T 之间关系的方程称为状态方程
物理化学中主要讨论气体的状态方程
气体
理想气体 实际气体
13
100℃、101325Pa下水蒸气的体积 大致是水体积的1603倍
4500
pVm=2494.35 Jmol R=pVm/T=8.3145 JmolK-1
在压力趋于0的极限条件下，各 种气体 的行为均服从pVm=RT的定 量关系。 R 是一个对各种气体都适用的常数
4000
He
3500
3000
CH4
2500
2000
1500
1000 0
20 40 60 80 100 120 21 p / MPa
16
R＝8.314 J·K-1·mol-1 ＝0.08206 atm·l ·K-1·mol-1 ＝1.987 cal ·K-1·mol-1
理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT pV = (m/M)RT
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
理想气体：在任何温度与压力下都能严格服从理想
❖ 热力学方法 ❖ 量子力学的方法 ❖ 统计的方法
6
物理化学课程的内容
基本定律 第一定律 第二定律
热力学
多组分系统—溶液 相平衡
应用 统计热力学
化学平衡 可逆电池 表面化学 胶体
动力学
宏观动力学
电极过程动力学
微观动力学
7
四、物理化学的建立与发展
十八世纪开始萌芽：
从燃素说到能量守 恒与转化定律。俄国科 学家罗蒙诺索夫最早使 用“物理化学”这一术 语。
1887，J. of Physical Chemistry (in gunman)
9
二十世纪迅速发展：
新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形 成了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学 ，电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化学 动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。
近代化学的发展趋势和特点：
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
（3）阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
15
以上三式结合
理想气体状态方程
pV = nRT
单位：p Pa
V m3
TK
n mol
R J mol-1 K-1
R 摩尔气体常数mole gas constant R ＝ 8.314510 J mol-1 K-1
§1.2 理想气体混合物
(1)从宏观到微观 (2)从体相到表相 (3)从定性到定量
(4)从单一学科到交叉学科 (5)从研究平衡态到研究非平衡态
10
当今科学研究的四大方向：
能源、材料 、环境、生命
学科间相互渗透、 相互结合，形成了许 多极具生命力的边缘 学科，
化学与材料 化学与能源
化学分支的重新划分
生物化学 合成化学 测试化学 物理化学
气体状态方程的气体。
17
❖ 过程方程
❖ 当理想气体经一过程从状态1变到状态2， 则 p1V1 p2V2 R
n1T1 n2T2
当n一定时，等T下： p1V1＝p2V2
p/Pa
等V下： p1 p2 T1 T2
等p下： V1 V2 T1 T2
V/m3
18
2. 理想气体模型及定义
the modle and definition of ideal gas
物理化学
Physical Chemistry
物理化学多媒体课件 孙雯
1
绪论
Preface
2
一、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学 化学 物理化学
生物化学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支 3
温度变化 压力变化 体积变化 状态变化
热
电
化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可 分
物理学
理想气体定义： 服从 pV=nRT 的气体为理想气体 或服从理想气体模型的气体为理想气体
（低压气体）p0 理想气体
20
3. 摩尔气体常数 R mole gas constant R
R 是通过实验测定确定出来的
例：测300 K时，N2、He、 CH4 pVm ~ p 关系，作图
p0时：
5000
N2
其中气体的流动性好，分子间距 离大，是理论研究的首选对象。
14
§1.1 理想气体状态方程
The State Equation of Ideal Gas
1. 理想气体状态方程
低压气体定律：
（1）玻义尔定律(R.Boyle,1662):
pV ＝ 常数
（n,T 一定）
（2）盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808)：
化学与环境
化学与生命
化学与生活
11
❖ 五、对本门课程学习的要求
❖ 要注重对概念的理解与掌握 ❖ 掌握公式的使用条件与记住公式同等重要 ❖ 要善于归纳与总结 ❖ 重视实践环节 ❖ 每两次课交一次作业
❖ 主要参考书
❖ 《物理化学》上、下册 （第五版） ❖ 南京大学物理化学教研室 傅献彩 ❖ 《物理化学》上、下册 （第四版）胡英 ❖ 《物理化学练习500例》 （第二版）李大珍 ❖ 《物理化学解题指南》 李文斌（天大） 12
М В Ломоносов 8
十九世纪中叶形成：
1887年俄国科学家W.Ostwald（1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志” 。
W. Ostwald
J. H. van’t Hoff
(1853～1932)
(1852～1911)
吸引力 分子相距较远时，有范德华力；
排斥力 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。
E吸引 －1/r 6
E排斥 1/r n
Lennard-Jones理论：n = 12
E总
E吸
引＋E排
斥＝
－A r6
B r 12
式中：A－吸引常数；B－排斥常数
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（2） 理想气体模型 a) 分子间无相互作用力 b) 分子本身不占体积
光
磁
热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
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物理现象
化学现象
物理化学
用物理的理论和实验方法 研究化学变化的本质与规律
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❖ 二、物理化学要解决的问题
❖ 化学反应的方向与限度问题－热力学 ❖ 化学反应进行的速率和机理问题－动力学 ❖ 物质的性质与其结构之间的关系问题－物质
结构
❖ 三、物理化学研究的方法
第一章 气体的 pVT 性质
Chapter1 the pVT relationships of gases
物质的聚集状态
气体 液体 固体
V 受 T、p 的影响很大 V 受 T、p 的影响较小
联系 p、V、T 之间关系的方程称为状态方程
物理化学中主要讨论气体的状态方程
气体
理想气体 实际气体
13
100℃、101325Pa下水蒸气的体积 大致是水体积的1603倍
4500
pVm=2494.35 Jmol R=pVm/T=8.3145 JmolK-1
在压力趋于0的极限条件下，各 种气体 的行为均服从pVm=RT的定 量关系。 R 是一个对各种气体都适用的常数
4000
He
3500
3000
CH4
2500
2000
1500
1000 0
20 40 60 80 100 120 21 p / MPa
16
R＝8.314 J·K-1·mol-1 ＝0.08206 atm·l ·K-1·mol-1 ＝1.987 cal ·K-1·mol-1
理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT pV = (m/M)RT
以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)
理想气体：在任何温度与压力下都能严格服从理想
❖ 热力学方法 ❖ 量子力学的方法 ❖ 统计的方法
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物理化学课程的内容
基本定律 第一定律 第二定律
热力学
多组分系统—溶液 相平衡
应用 统计热力学
化学平衡 可逆电池 表面化学 胶体
动力学
宏观动力学
电极过程动力学
微观动力学
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四、物理化学的建立与发展
十八世纪开始萌芽：
从燃素说到能量守 恒与转化定律。俄国科 学家罗蒙诺索夫最早使 用“物理化学”这一术 语。
1887，J. of Physical Chemistry (in gunman)
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二十世纪迅速发展：
新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形 成了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学 ，电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化学 动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。
近代化学的发展趋势和特点：
V / T ＝ 常数
(n, p 一定)
（3）阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811)
V / n ＝ 常数
(T, p 一定)
15
以上三式结合
理想气体状态方程
pV = nRT
单位：p Pa
V m3
TK
n mol
R J mol-1 K-1
R 摩尔气体常数mole gas constant R ＝ 8.314510 J mol-1 K-1
§1.2 理想气体混合物
(1)从宏观到微观 (2)从体相到表相 (3)从定性到定量
(4)从单一学科到交叉学科 (5)从研究平衡态到研究非平衡态
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当今科学研究的四大方向：
能源、材料 、环境、生命
学科间相互渗透、 相互结合，形成了许 多极具生命力的边缘 学科，
化学与材料 化学与能源
化学分支的重新划分
生物化学 合成化学 测试化学 物理化学
气体状态方程的气体。
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❖ 过程方程
❖ 当理想气体经一过程从状态1变到状态2， 则 p1V1 p2V2 R
n1T1 n2T2
当n一定时，等T下： p1V1＝p2V2
p/Pa
等V下： p1 p2 T1 T2
等p下： V1 V2 T1 T2
V/m3
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2. 理想气体模型及定义
the modle and definition of ideal gas
物理化学
Physical Chemistry
物理化学多媒体课件 孙雯
1
绪论
Preface
2
一、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学 化学 物理化学
生物化学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支 3
温度变化 压力变化 体积变化 状态变化
热
电
化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可 分
物理学
理想气体定义： 服从 pV=nRT 的气体为理想气体 或服从理想气体模型的气体为理想气体
（低压气体）p0 理想气体
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3. 摩尔气体常数 R mole gas constant R
R 是通过实验测定确定出来的
例：测300 K时，N2、He、 CH4 pVm ~ p 关系，作图
p0时：
5000
N2
其中气体的流动性好，分子间距 离大，是理论研究的首选对象。
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§1.1 理想气体状态方程
The State Equation of Ideal Gas
1. 理想气体状态方程
低压气体定律：
（1）玻义尔定律(R.Boyle,1662):
pV ＝ 常数
（n,T 一定）
（2）盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808)：
化学与环境
化学与生命
化学与生活
11
❖ 五、对本门课程学习的要求
❖ 要注重对概念的理解与掌握 ❖ 掌握公式的使用条件与记住公式同等重要 ❖ 要善于归纳与总结 ❖ 重视实践环节 ❖ 每两次课交一次作业
❖ 主要参考书
❖ 《物理化学》上、下册 （第五版） ❖ 南京大学物理化学教研室 傅献彩 ❖ 《物理化学》上、下册 （第四版）胡英 ❖ 《物理化学练习500例》 （第二版）李大珍 ❖ 《物理化学解题指南》 李文斌（天大） 12
М В Ломоносов 8
十九世纪中叶形成：
1887年俄国科学家W.Ostwald（1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志” 。
W. Ostwald
J. H. van’t Hoff
(1853～1932)
(1852～1911)