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物理化学简明教程Contents一、绪论2.物理化学研究内容一、绪论3.物理化学建立与发展第一阶段：1887——1920：化学平衡和化学反应速率唯象规律建立19世纪中叶：热力学第一定律和热力学第二定律提出1850：Wilhelmy第一次定量测定反应速率1879：质量作用定律建立1889：德文“物理化学”杂志创刊1906——1912：Nernst热定律和热力学第三定律建立第二阶段：1920s——1960s：结构化学和量子化学蓬勃发展和化学改变规律微观探索1926：量子力学建立1927：求解氢分子薛定谔方程1931：分子轨道理论建立1935：共振理论建立1918：提出双分子反应碰撞理论1935：建立过渡态理论1930：提出链反应动力学理论第三阶段：1960s——：因为激光技术和计算机技术发展，物理化学各领域向更深度和广度发展宏观微观静态动态体相表相平衡态非平衡态4.物理化学学科战略地位(1)物理化学是化学学科理论基础及主要组成学科(2)物理化学极大扩充了化学研究领域(3)物理化学促进相关学科发展(4)物理化学与国际民生亲密相关(5)物理化学式培养化学人才必需研究方法：以物理学基本原理和试验伎俩为基础，借助数学方法来研究化学反应规律——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。化学动力学——化学反应速率和机理7.学习物理化学目标和意义8.怎样学好物理化学(1)预习(2)认真听课：基本概念、公式推导和公式限制条件(3)做好笔记：课后复合和做习题怎样学习物理化学第一章热力学第一定律热力学(thermodynamics)起源于1824年Carnot（卡诺）对热机效率研究；19世纪末，热力学发展成研究热与其它形式能量相互转化所遵照规律一门学科。（3）利用热力学基本原理研究热力学平衡系统热力学性质以及各种性质间相互关系普通规律。热力学看问题角度一系统与系统性质系统与环境系统分类（2）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，不过有能量交换。（3）隔离系统isolatedsystem系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，又称为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及环境一起作为孤立系统来考虑。系统性质(macroscopicproperties)状态函数(statefunction)状态函数数学描述状态方程状态函数Z含有全微分性质：过程(proces)与路径(path)各种过程相与聚集态热力学平衡态(equilibriumstate)1.3热力学第一定律---能量守恒第一类永动机热功当量热力学能热和功第一定律数学表示式功很多形式中以体积功最常见，普通将除体积功外其它形式功通称非体积功或其它功,以表示。体积功与过程3.屡次等外压膨胀4.外压比内压小一个无穷小值压缩过程体积功与过程从以上膨胀与压缩过程看出，功与改变路径相关。一直态相同，不过路径不一样，所作功也大不相同。显然，可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。准静态过程（guasistaticprocess）可逆过程（reversibleprocess）可逆过程特点：自由膨胀过程等压过程恒外压过程恒容过程可逆过程或准静态过程理想气体等温可逆过程等温等压下可逆化学反应（或相变）焓定义（enthalpy）对于微小改变dH=dU+Vdp+pdV对于有限改变ΔH=ΔU+Δ(pV)Hess(盖斯)定律理论基础1.6理想气体内能与焓理想气体特征：①对纯气体状态方程pV=nRT对混合气体pV=RT1.7热容（heatcapacity）对于组成不变均相封闭体系，不考虑非膨胀功，设体系吸热Q，温度从T1升高到T2,则：理想气体Cp与Cv之差对理想气体：气体等压摩尔热容与T关系有以下经验式：【例】1mol理想气体初态为373.15K，10.0dm3，反抗恒外压快速膨胀到终态温度244.0K，压力100.0kPa,求此过程W,Q,ΔU,ΔH。过程特点：气体快速膨胀可视为绝热过程【例】在298.15K、下，单位反应C(s)+0.5O2(g)→CO(g)经过以下二条路径：(1)直接接触发生反应，已知单位反应放热110.52kJmol-1；(2)若反应在原电池中进行，对环境作电功60.15kJmol-1。求二路径Q,W,ΔU及ΔH解析:理想气体等温过程1.8理想气体绝热过程理想气体绝热过程功绝热状态改变过程功可逆过程示意图【例】设在273.15K和1013.25kPa压力下，10.00dm3理想气体。经历以下几个不一样过程膨胀到最终压力为101.325kPa。计算各过程气体最终体积、所做功以及ΔU和ΔH值。假定CV,m=1.5R,且与温度无关：(1)等温可逆膨胀；(