绪论及第一章气体 (2).ppt

物理化学绪论§0.1物理化学的目的和内容目的物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。内容物理化学包括化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学。
化学热力学研究变化（相变化和化学变化）的方向和限度：
一个化学反应在指定的条件下朝着哪个方向进行？如果该反应能够进行，则它将达到什么限度？外界条件如对反应有什么影响？如何控制外界条件使我们所设计的新的反应途径能按所预定的方向进行？对于一个给定的反应，能量的变化关系怎样？它究竟能为我们提供多少能量？例如，石墨和金刚石都是由C元素构成的。能否将廉价的石墨转变为金刚石呢？
石墨C→金刚石C？
在通常的温度、压力下石墨是不能自动转变为金刚石的。在常温下，1500atm以上，石墨可转变为金刚石。化学动力学研究化学反应的速率和机理

一个化学反应的速率究竟有多大？反应是经过什么样的机理（或历程）进行的？外界条件（如温度、压力、浓度、催化剂等）对反应速率有什么影响？怎样才能有效地控制化学反应，抑制副反应的发生，使之按我们所需要的方向和适当的速率进行等等。
量子力学研究微观粒子的行为

量子力学研究单个原子、分子的结构与性质，通过深入了解物质内部的结构，不仅可以理解化学变化的内因，而且可以预见到在适当外因的作用下，物质的结构将发生什么样的变化。
统计力学是热力学和量子力学的桥梁

热力学研究含有大量粒子的平衡系统，量子力学研究微观粒子的行为，统计力学为平衡系统的热力学量及热力学量之间的关系提供微观解释，还可以根据系统内部粒子的微观运动性质和结构数据推导出平衡系统的各项宏观性质。（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。热力学方法：统计力学方法：§0.3物理量的表示及运算3.量值计算
0.4物理化学课程的学习方法物理化学教学参考书§0.5物理化学教学要求及课时安排第一章气体的pVT性质联系p、V、T之间关系的方程称为状态方程主要内容§1.1理想气体状态方程TheStateEquationofIdealGas1.理想气体状态方程thestateequationofidealgas以上三式结合理想气体状态方程2理想气体模型及定义themodleanddefinitionofidealgasE吸引－1/r6
E排斥1/rn当实际气体p→0时，V→∞
分子间距离无限大，则：
分子间作用力完全消失
分子本身所占体积可完全忽略不计（3）理想气体定义3.摩尔气体常数RmolegasconstantRR的确定---实验测定4、讨论thediscussion§1.2理想气体混合物Mixturesofidealgasas1.混合物的组成componentsofmixtures3)体积分数B(Volumefraction)
BdefxBV*m,B/xBV*m,B（单位为1）
B=1
（V*m为混合前纯物质的摩尔体积）pV=nRT=(nB)RT
及pV=（m/Mmix)RT
式中：m混合物总质量
Mmix混合物的摩尔质量3.道尔顿定律DaltonLaw4.阿马加定律AmagatLawandpartialvolume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。例1：今有300K、104.365kPa的湿烃类混合气体（含水蒸气的烃类混合气体），其中水蒸气的分压为3.167kPa，现欲得到除去水蒸气的1kmol干烃类混合气体，试求：
a)应从湿混合气体中除去水蒸气的物质的量；
b)所需湿烃类混合气体的初始体积b)所求初始体积为V§1.3气体的液化及临界参数GasesliquidationandCriticalparacters1、气体的液化2、液体的饱和蒸气压饱和蒸气压是温度的函数沸点：当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度3、临界参数4、真实气体的p–Vm图1)T>TcT43)T=Tc临界点§1.4真实气体状态方程theStateEquationofRealGases1、真实气体的pVT性质波义尔温度TB描述真实气体的pVT关系的方法：
1）引入p、V修正项，修正理想气体状态方程
2）使用经验公式，如维里方程
3）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程2、范德华方程实际气体分子间有相互作用力，分子间的相互作用减弱了分子对器壁的碰撞，所以：p=p理-p内；
压力修正项（内压力）p内=a/Vm2
因为分子间引力反比于分子间距离r的六次方，所以反比于Vm2，引力越大，a越大。
p理=p+p内=p+a/Vm22)体积修正
1mol真实气体所能自由活动空间＝(Vm–b)
b：1mol分子由于