物理化学 天津大学课件1.
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物理化学上册-天津大学编写-第四版课件
02 03
近现代物理化学
20世纪以来，随着量子力学和统计力学的建立，物理化学得到了迅速发 展。人们开始深入研究物质的微观结构和性质，以及它们与宏观性质之 间的关系。
当前的研究热点
当前，物理化学领域的研究热点包括纳米材料、生物分子反应、能源转 化和存储等。这些研究为解决实际问题提供了新的思路和方法。
物理化学的应用领域
05
化学平衡与反应动力学
化学平衡的基本概念
平衡常数
描述化学反应达到平衡状态时各组分浓度关系的常数，是反应物 和生成物浓度的幂次方之比。
平衡常数的计算方法
通过实验测定平衡时各组分的浓度，然后代入平衡常数的计算公式 中求得。
平衡常数的意义
平衡常数是化学反应特征常数之一，可以用于判断反应是否达到平 衡状态以及平衡的移动方向。
分子碰撞与平均自由程
弹性碰撞
气体分子之间的碰撞过 中，能量不守恒或动量不 守恒。
平均自由程
气体分子在两次碰撞之间 所走的平均路程，与气体 分子的速度和气体分子的 密度有关。
04
相变与热力学性质
相变与相平衡
相变
物质从一种相转变为另一种相的 过程，如熔化、凝固、蒸发、凝
物理化学上册-天津大学编写-第四 版课件
• 绪论 • 热力学基础 • 气体分子运动论 • 相变与热力学性质 • 化学平衡与反应动力学
01
绪论
物理化学的定义与重要性
物理化学的定义
物理化学是化学的一个重要分支，主要研究物质在化学反应 中表现出的物理性质的变化规律和机制。它涉及到化学热力 学、化学动力学、溶液化学、表面化学等多个领域。
结等。
相平衡
描述不同相之间平衡状态的热力学 条件，如温度、压力、组成等。
最新物理化学课件(天大第五版)9-3
2
4.速率方程的确定
(1)微分法
n A dcA / dt kAcA
lg A n lgcA lgkA
解析法 作图法
(2)积分法（尝试法）
(3)半衰期法
/ 2 lg t1 / 2 t1 n 1 lg c A0 c A0
3
ห้องสมุดไป่ตู้
§9.4 温度对反应速率的 影响、活化能
k2 600 19.2 2 k1 600 10
2
0 0 3. p NO : pH 2 : 1 p NO 2 p H 2 2
且二者半衰期相同 dpH 2 dpN 2O 3 k ( 2 p H 2 ) 2 p H 2 ( 4k ) p H 2 dt dt
三 级 反 应: t1 / 2
在实验3,4中p0(NO)<<p0(H2),为准二级反应
1 (t 1 / 2 ) 4 (t 1 / 2 ) 3 417.5s 2
2.由 实 验 1 : 820度 时t1 / 2
ln 2 ln 2 k表 观 6002 k
ln 2 0.693 2 1 k1 ( mmHg s ) 2 2 600 ( t1 / 2 )1 600 19.2 1.003 10 7 mmHg 2 s 1
例2：反应2NO＋H2＝N2O＋H2O的速率方程： dpN 2O 2 kp 一组实验数据如下表所示： NO p H 2 dt 1.填空 P0(H2)m t1/2(s) t(℃) 实 P0(NO) mHg 验 mmHg 2.计算反应的活化能 1 600 10 19.2 820 3.计算820℃时,p0(NO) 2 600 20 820 =20mmHg, p0(H2)=10mmHg 3 10 600 835 820 时t1/2
物理化学课件(天津大学第五版)--课件：第一章 气体的pVT性质
•真实气体只在温度不太低、压力不太高 的情况下近似符合理想气体状态方程。
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2020/7/30
摩尔气体常数R的求导
3) 外推至p=0，可得
R
lim (
p0
pVm )T
/T
(2494.2 /
300)J
mol1
K
用于p, V, T, n, m, M, ρ的计算
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2020/7/30
§1.1 理想气体的状态方程
例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。
（空气的分子量为29）
解：
一定是常数么？
n V
p RT
101325
8.315
273.15
25
mol m3
40.87 mol m3
B
返回
2020/7/30
§1.2 理想气体混合物
• 用质量分数表示:
wB
mB mB mA m
A
wB 1
B
量纲为1
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2020/7/30
§1.2 理想气体混合物
• 用体积分数表示:
B
xBVm*, B xAVm*, A
nBVm*, B nAVm*, A
A
A
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2020/7/30
§1.1 理想气体的状态方程
理想气体：分子间无相互作用，分子本身无体积
××
×
×
×× ×
×
× ×
×
××
可无限压缩
在任何温度、压 力下均符合理想 气体模型，或服 从理想气体状态 方程的气体为理 想气体
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2020/7/30
摩尔气体常数R的求导
3) 外推至p=0，可得
R
lim (
p0
pVm )T
/T
(2494.2 /
300)J
mol1
K
用于p, V, T, n, m, M, ρ的计算
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§1.1 理想气体的状态方程
例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。
（空气的分子量为29）
解：
一定是常数么？
n V
p RT
101325
8.315
273.15
25
mol m3
40.87 mol m3
B
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§1.2 理想气体混合物
• 用质量分数表示:
wB
mB mB mA m
A
wB 1
B
量纲为1
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§1.2 理想气体混合物
• 用体积分数表示:
B
xBVm*, B xAVm*, A
nBVm*, B nAVm*, A
A
A
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2020/7/30
§1.1 理想气体的状态方程
理想气体：分子间无相互作用，分子本身无体积
××
×
×
×× ×
×
× ×
×
××
可无限压缩
在任何温度、压 力下均符合理想 气体模型，或服 从理想气体状态 方程的气体为理 想气体
《天津大学物理化学》PPT课件
热化学
编辑ppt
1
第八节
热化学
• 热化学(thermochemistry)：
• 热化学是一门比较古老的学科，主 要任务是测定物质的热力学量。但 是20世纪以来热化学有很大发展, 热 化学的应用领域从测定物资的热数 据扩张到化学动力学、生命科学、 农学、医学、药学等领域.
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2
• 一 热化学方程式
rHm(298K)=－393.5 kJ.mol-1
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3
二 Hess定律(Hess’s Law)
• 1840年, 盖斯从大量实验数据中总结出著名的Hess定律.
• Hess定律: 化学反应的热效应只与反应的始态和末态有关, 与 反应的具体途径无关. 也称热效应总值一定定律.
• 盖斯定律的使用不是无条件的, 只有满足一定条件才能使用. 其条件为: 需规定反应进行的环境条件.
• 设已知T1下化学反应: A+B→C+D 的焓变, 求T2下此 反应的焓变?
• 设计一热化学循环:
aA+bB (T1)
H1,T1
cC+dD (T1)
H3
H4
aA+bB (T2)
H2,T2
cC+dD (T2)
编辑ppt
17
aA+bB (T1)
H1,T1
cC+dD (T1)
H3
aA+bB (T2)
H2,T2
• 溶液反应的热效应可以用离子生成焓直接求算.
•
rHm0=∑(i fHm,i0)生成离子－∑(i fHm,i0)反应离子
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15
• 5 溶解热和稀释热
• 将物质溶于溶剂所产生的热量为溶解热.
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1
第八节
热化学
• 热化学(thermochemistry)：
• 热化学是一门比较古老的学科，主 要任务是测定物质的热力学量。但 是20世纪以来热化学有很大发展, 热 化学的应用领域从测定物资的热数 据扩张到化学动力学、生命科学、 农学、医学、药学等领域.
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2
• 一 热化学方程式
rHm(298K)=－393.5 kJ.mol-1
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3
二 Hess定律(Hess’s Law)
• 1840年, 盖斯从大量实验数据中总结出著名的Hess定律.
• Hess定律: 化学反应的热效应只与反应的始态和末态有关, 与 反应的具体途径无关. 也称热效应总值一定定律.
• 盖斯定律的使用不是无条件的, 只有满足一定条件才能使用. 其条件为: 需规定反应进行的环境条件.
• 设已知T1下化学反应: A+B→C+D 的焓变, 求T2下此 反应的焓变?
• 设计一热化学循环:
aA+bB (T1)
H1,T1
cC+dD (T1)
H3
H4
aA+bB (T2)
H2,T2
cC+dD (T2)
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17
aA+bB (T1)
H1,T1
cC+dD (T1)
H3
aA+bB (T2)
H2,T2
• 溶液反应的热效应可以用离子生成焓直接求算.
•
rHm0=∑(i fHm,i0)生成离子－∑(i fHm,i0)反应离子
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15
• 5 溶解热和稀释热
• 将物质溶于溶剂所产生的热量为溶解热.
物理化学天津大学第四版1-4临界状态
Vm 实际气体的 p – Vm 等温线 T5 T4
1. T > Tc的等温线
§1-4 临界状态与对应状态原理
一、饱和蒸汽压与临界状态 1. T > Tc的等温线 2. T < Tc的等温线
T5 T4 p
无突变点
ps
l1 Vm(l)
Tc的等温线
§1-4 临界状态与对应状态原理
压缩因子 压缩因子图
2. 压缩因子图 Z = f ( pr , Tr ) 例 已知丁烯的 T = 522.1K, p = 4.134 MPa 求该气体的摩尔体积V 求该气体的摩尔体积 m. 已查得临界参数 已查得临界参数 Z = 0.83 Tc = 419.6K, pc = 4.023 MkPa 对比状态参数为 对比状态参数为 Tr = T / Tc = = 1.244 pr = p / pc = = 1.028 Vm =ZRT/p = 0.872 m3⋅mol－1 若看作理想气体 Vm=RT/p = 1.050 m3⋅mol－1
§1-4 临界状态
液氮的沸点 是－196 ℃
§1-4 临界状态与对应状态原理
一、饱和蒸汽压与临界状态 Tc, pc, Vc总称为气体的 临界参数 是物质的一种特性参数 临界参数, 是物质的一种特性参数. 临界温度T 气体加压液化所允许的最高温度. 临界温度 c: 气体加压液化所允许的最高温度 临界压力p 气体在临界温度下液化所需要的最小压力. 临界压力 c: 气体在临界温度下液化所需要的最小压力 临界体积V 物质在临界温度, 临界压力下的摩尔体积. 临界体积 c: 物质在临界温度 临界压力下的摩尔体积 Tc / ℃
pcVc ≈ 0.27~0.29 临界点处的压缩因子 ZC = RTc
的范围内, 可看作常数; 实验表明多数实际气体的 ZC 在 0.27~0.29 的范围内 可看作常数 根据对应状态原理 Z = f ( pr , Tr ) 荷根和华德生根据不同气体的实验平均值描绘出等 Tr 的 Z - pr 曲线 称为双变量普遍化压缩因子图 双变量普遍化压缩因子图. 称为双变量普遍化压缩因子图
1. T > Tc的等温线
§1-4 临界状态与对应状态原理
一、饱和蒸汽压与临界状态 1. T > Tc的等温线 2. T < Tc的等温线
T5 T4 p
无突变点
ps
l1 Vm(l)
Tc的等温线
§1-4 临界状态与对应状态原理
压缩因子 压缩因子图
2. 压缩因子图 Z = f ( pr , Tr ) 例 已知丁烯的 T = 522.1K, p = 4.134 MPa 求该气体的摩尔体积V 求该气体的摩尔体积 m. 已查得临界参数 已查得临界参数 Z = 0.83 Tc = 419.6K, pc = 4.023 MkPa 对比状态参数为 对比状态参数为 Tr = T / Tc = = 1.244 pr = p / pc = = 1.028 Vm =ZRT/p = 0.872 m3⋅mol－1 若看作理想气体 Vm=RT/p = 1.050 m3⋅mol－1
§1-4 临界状态
液氮的沸点 是－196 ℃
§1-4 临界状态与对应状态原理
一、饱和蒸汽压与临界状态 Tc, pc, Vc总称为气体的 临界参数 是物质的一种特性参数 临界参数, 是物质的一种特性参数. 临界温度T 气体加压液化所允许的最高温度. 临界温度 c: 气体加压液化所允许的最高温度 临界压力p 气体在临界温度下液化所需要的最小压力. 临界压力 c: 气体在临界温度下液化所需要的最小压力 临界体积V 物质在临界温度, 临界压力下的摩尔体积. 临界体积 c: 物质在临界温度 临界压力下的摩尔体积 Tc / ℃
pcVc ≈ 0.27~0.29 临界点处的压缩因子 ZC = RTc
的范围内, 可看作常数; 实验表明多数实际气体的 ZC 在 0.27~0.29 的范围内 可看作常数 根据对应状态原理 Z = f ( pr , Tr ) 荷根和华德生根据不同气体的实验平均值描绘出等 Tr 的 Z - pr 曲线 称为双变量普遍化压缩因子图 双变量普遍化压缩因子图. 称为双变量普遍化压缩因子图
天大物理化学课件第一章 气体的pVT关系
B
B
nBRT p
VB*
B
可有：
VB*
nBRT p
即：理想气体混合物的总体积V 等于各组分B在相同温度T 及总压p条件下占有的分体积VB*之和。 阿马格定律
24
阿马加定律表明理想气体混合物的体积具有加和性， 在相同温度、压力下，混合后的总体积等于混合前各组 分的体积之和。
二定律结合可有：
yB
nB n
xB(或yB ) =de=f nB
nA
A
显然 xB=1 , yB=1
（量纲为1）
本书中 气体混合物的摩尔分数一般用 y 表示 液体混合物的摩尔分数一般用 x 表示
（2） 质量分数wB
wB =de=f mB
mA
A
显然 wB=1
（量纲为1）
19
（3）体积分数 B
B
=de=f
x
V*
B m,B
xAVm*,A VB*
lnx，ex 中的 x 是物理量除以单位后的纯数 x x /[x] 如：lnp ln(p/ kPa) 为简便起见，公式中有时将单位省略
3. 量值计算
计算时先写出量方程式，再代入数值和单位计算
例：
Vm
RT p
8.314 273.15 101.325 103
m
3
mol
1
22.4 dm 3 mol
<<Journal of Physical Chemistry>>。 从此“物理化学”这个名词逐渐被普遍采用。
2
化学从一开始就与工业生产、国民经济紧密相联。 例如：钢铁的冶炼； 煤炭燃烧产生能量带动蒸汽机的运转。 这些推动人类历史发展的重要动力都是通过化学反应来
天大考研资料 物理化学-天大物理化学课件01
•真实气体只在温度不太低、压力不太高 的情况下近似符合理想气体状态方程。
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2020/4/23
§1.2 理想气体混合物
1.混合物组成表示：
• 用物质量的分数表示: (x表示液体，y表示气体）
对于物质B 量纲为1
xB 或yB
nB nB nA n
A
显然
xB 1
B
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2020/4/23
3. 临界点及T = Tc的等温线
• 临界点C处的坐标是Tc, pc, Vc. Vc既是饱和气体的摩尔体 积, 又是饱和液体的摩尔体积, 此时气液之间没有区别.
• 在C点的低压侧物质处于气态, 而在高压侧是液态. 由于液 体的难压缩性, 高压侧曲线比较陡直.
p
2020/4/23
C
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2020/4/23
§1.3 气体的液化及临界参数
• 液体的饱和蒸气压同温度有关，温度不 同，饱和蒸气压不同。（克-克方程）
• 当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液 体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。
• 当外界压力为101.325kPa时的沸点称为 正常沸点。
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A
混合前纯B体积 混合前各纯组分体积总
和
量纲为1
显然 B 1
B
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2020/4/23
§1.2 理想气体混合物
2.理气状态方程对理气混合物的应用
pVnRT nB RT
B
pV m RT
Mmix
Mmix混合物的摩尔质量
Mmix yBMB
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§1.2 理想气体混合物
1.混合物组成表示：
• 用物质量的分数表示: (x表示液体，y表示气体）
对于物质B 量纲为1
xB 或yB
nB nB nA n
A
显然
xB 1
B
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3. 临界点及T = Tc的等温线
• 临界点C处的坐标是Tc, pc, Vc. Vc既是饱和气体的摩尔体 积, 又是饱和液体的摩尔体积, 此时气液之间没有区别.
• 在C点的低压侧物质处于气态, 而在高压侧是液态. 由于液 体的难压缩性, 高压侧曲线比较陡直.
p
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C
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§1.3 气体的液化及临界参数
• 液体的饱和蒸气压同温度有关，温度不 同，饱和蒸气压不同。（克-克方程）
• 当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液 体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。
• 当外界压力为101.325kPa时的沸点称为 正常沸点。
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A
混合前纯B体积 混合前各纯组分体积总
和
量纲为1
显然 B 1
B
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§1.2 理想气体混合物
2.理气状态方程对理气混合物的应用
pVnRT nB RT
B
pV m RT
Mmix
Mmix混合物的摩尔质量
Mmix yBMB
2024年度-天津大学物理化学课件103
4. 非平衡态热力学与平衡 态热力学有何异同？非平 衡态相变的特点是什么？
31
THANKS
感谢观看
32
采用先进的教学方法和手段，如多媒 体教学、网络教学等，提高教学效果。
5
课件103内容概述
1
课件103主要介绍了物理化学中的热力学基础， 包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学 第二定律等内容。
2
通过课件103的学习，学生可以掌握热力学的基 本原理和方法，了解热力学在3
多组分系统相图
多组分系统
含有两个或两个以上组分的系统称为多组分系统。如溶液、合金等都是多组分系统。
相图表示
多组分系统的相图通常以各组分的摩尔分数为坐标，表示不同组成和条件下多组分物质 的存在状态及相变情况。
相变过程
在多组分系统中，随着组成和条件的变化，物质会发生液-液分相、固溶体析出等复杂 的相变过程。这些相变过程在相图上表现为不同的区域和界线。
03
热力学第二定律的意义
揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆
的。
10
03
相平衡与相图
11
相平衡条件及相律
相平衡条件
在恒温恒压下，当多相系统中各相的 性质和数量均不随时间变化时，称系 统处于相平衡状态。此时，各相中的 组元在相际之间的迁移达到动态平衡。
相律
相律是描述相平衡系统中相数、组分 数和自由度数之间关系的定律。对于 均相系统，相律的表达式为：F = C P + 2，其中F为自由度数，C为组分 数，P为相数。
14
04
化学平衡与反应速率
15
化学反应的方向和限度
化学反应的方向
根据热力学第二定律，化学反应总是向着体系总能量降低的方向进行，即向着生成更稳定产物的方向进行。同时， 反应方向也受到反应条件如温度、压力、浓度等的影响。
31
THANKS
感谢观看
32
采用先进的教学方法和手段，如多媒 体教学、网络教学等，提高教学效果。
5
课件103内容概述
1
课件103主要介绍了物理化学中的热力学基础， 包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学 第二定律等内容。
2
通过课件103的学习，学生可以掌握热力学的基 本原理和方法，了解热力学在3
多组分系统相图
多组分系统
含有两个或两个以上组分的系统称为多组分系统。如溶液、合金等都是多组分系统。
相图表示
多组分系统的相图通常以各组分的摩尔分数为坐标，表示不同组成和条件下多组分物质 的存在状态及相变情况。
相变过程
在多组分系统中，随着组成和条件的变化，物质会发生液-液分相、固溶体析出等复杂 的相变过程。这些相变过程在相图上表现为不同的区域和界线。
03
热力学第二定律的意义
揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆
的。
10
03
相平衡与相图
11
相平衡条件及相律
相平衡条件
在恒温恒压下，当多相系统中各相的 性质和数量均不随时间变化时，称系 统处于相平衡状态。此时，各相中的 组元在相际之间的迁移达到动态平衡。
相律
相律是描述相平衡系统中相数、组分 数和自由度数之间关系的定律。对于 均相系统，相律的表达式为：F = C P + 2，其中F为自由度数，C为组分 数，P为相数。
14
04
化学平衡与反应速率
15
化学反应的方向和限度
化学反应的方向
根据热力学第二定律，化学反应总是向着体系总能量降低的方向进行，即向着生成更稳定产物的方向进行。同时， 反应方向也受到反应条件如温度、压力、浓度等的影响。
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示的量A的数值来表示的。
量的符号必须用斜体，下标如为物理量 也用斜体，但其他说明性标记则用正体。单
位符号通常是用小写字母，如来源于人名， 则第一字母大写，而且用正体。
2.对数中的物理量
对数中的物理量应先除以其单位后， 才能进行计算。
例如：
d ln A = dA = d(A /[ A]) =d ln( A /[ A] ) A A /[A]
热力学适用于宏观系统 量子力学适用于微观系统 统计力学则为上述二者的桥梁
研究内容：
(1) 变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
0.2 学习物理化学的要求及方法
（1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程， 分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事 实概括到一般， 再从一般推理到个别的思维 过程。 （2）注意逻辑推理的思维方法，对一些重要 公式加以推导，理清理论体系的主次关系。
物理化学
绪论Introduction Nhomakorabea目录
0.1 物理化学课程的内容 0.2 学习物理化学的要求及方法 0.3 物理量的表示及运算
0.1 物理化学课程的内容
物理化学 从研究化学现象和物理现象 之间的相互联系入手，从而探求化学变化 中具有普遍性的基本规律。在实验方法上 主要采用物理学中的方法。
物理化学的主要理论支柱是热力学、 统计力学和量子力学。
3.量值计算 在计算时，先列出量方程式，再将数值
和单位代入后进行计算。 对于复杂运算，为了简便起见，不列出每
一个物理量的单位，而直接给出最后单位。 例如：
Vm =
RT p
=
8.315 (273.15 100 103
25)
=24.79dm3
mol-1
(3)多做习题，学会解题方法。在做习题的 过程中加深对重要概念和公式的理解。
(4)课前自学，课后复习，勤于思考，培养 自学和独立工作的能力。 (5)循序渐进，同一概念需要经过多次反复 学习，才能一次比一次加深理解。
0.3 物理量的表示及运算
1.物理量的表示 物理量A是由其单位[A]和以单位[A]表
量的符号必须用斜体，下标如为物理量 也用斜体，但其他说明性标记则用正体。单
位符号通常是用小写字母，如来源于人名， 则第一字母大写，而且用正体。
2.对数中的物理量
对数中的物理量应先除以其单位后， 才能进行计算。
例如：
d ln A = dA = d(A /[ A]) =d ln( A /[ A] ) A A /[A]
热力学适用于宏观系统 量子力学适用于微观系统 统计力学则为上述二者的桥梁
研究内容：
(1) 变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
0.2 学习物理化学的要求及方法
（1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程， 分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事 实概括到一般， 再从一般推理到个别的思维 过程。 （2）注意逻辑推理的思维方法，对一些重要 公式加以推导，理清理论体系的主次关系。
物理化学
绪论Introduction Nhomakorabea目录
0.1 物理化学课程的内容 0.2 学习物理化学的要求及方法 0.3 物理量的表示及运算
0.1 物理化学课程的内容
物理化学 从研究化学现象和物理现象 之间的相互联系入手，从而探求化学变化 中具有普遍性的基本规律。在实验方法上 主要采用物理学中的方法。
物理化学的主要理论支柱是热力学、 统计力学和量子力学。
3.量值计算 在计算时，先列出量方程式，再将数值
和单位代入后进行计算。 对于复杂运算，为了简便起见，不列出每
一个物理量的单位，而直接给出最后单位。 例如：
Vm =
RT p
=
8.315 (273.15 100 103
25)
=24.79dm3
mol-1
(3)多做习题，学会解题方法。在做习题的 过程中加深对重要概念和公式的理解。
(4)课前自学，课后复习，勤于思考，培养 自学和独立工作的能力。 (5)循序渐进，同一概念需要经过多次反复 学习，才能一次比一次加深理解。
0.3 物理量的表示及运算
1.物理量的表示 物理量A是由其单位[A]和以单位[A]表