物理化学总复习

物理化学总复习一、气 体

1. 理想气体定义、微观特征、 PVT关系凡是在任何T、P下均符合理想气体状态方程 的气体称为∽。 微观特征 ①分子本身不具有体积 ②分子间无相互作用力PVT关系

PV nRT

m PV RT M

2. 实际气体对理想气体的偏差、范德华方程

a ( P 2 )(Vm b) RT Vmna ( P 2 )(V nb) nRT V实际气体方程—压缩因子图2

PV ZnRT对于理想气体

Z 1

3. 实际气体液化的条件

T TC

P P

* T

必要条件 充分条件二、热力学基础及应用

1. 热力学第一、二定律表述、数学表达式第一类永动机不能实现

U Q W

第二类永动机不能实现

dS

QT

过程不可逆

过程可逆

2. 基本概念体系、环境及体系分类； 状态函数及其特点；

功与热及热力学能；焓的定义： H U PV

H U (PV )一定量理想气体的 U、H都仅

是温度的函数

U f (T )

H f (T )

恒压摩尔热容、恒容摩尔热容：

CP ,m

H m T P

CV ,m

U m T V

理想气体：CP,m CV ,m R标准生成热、标准燃烧热与标准反应热关系：

r Hm (T ) B f Hm (B, T )

B C H m ( B, T )

反应 C(石) O2 ( g ) CO2 ( g )

r H m (298K ) C H m (石,298K )

r Hm (298K ) f Hm (CO2 ,298K )反应

H 2 ( g ) 0.5O2 ( g ) H 2O(l )

r Hm (298K ) C H m (H2 ,298K ) f Hm (H2O, l,298K )

反应的恒压热效应与恒容热效应的关系：

r Hm (298K ) rUm (298K ) B ( g )RT

如反应

H 2 ( g ) 0.5O2 ( g ) H 2O(l )

B

( g)RT (0 0.5 1)RT 1.5RT

若反应的 则

B

( g )RT 0

r Hm (298K ) rU m (298K )

熵函数、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能定义及判据：

dS

QrT

S

2

QrT

1

SU ,V 0

自发过程

可逆过程

A U TS

A U (TS )自发过程可逆过程

恒温、恒容及无其它功，

AT ,V ,W ' 0 0G H TS

G H (TS )自发过程可逆过程

恒温、恒压及无其它功，

GT ,P,W ' 0 0第三定律熵： ST

T

QrT

0K

偏摩尔量、化学势及化学势判据：

Z Z B ,m n B T , P ,nc Z U , H ,V , A, G, S G B GB , m n B T , P ,nc

B

B

0

有可能发生过程 可逆过程

3. 基本过程、基本公式W、Q、 U、 H、 S 、 A及 G的计算：

理想气体自由膨胀

W Q U H 0

V2 P S nR ln nR ln 1 V1 P2理想气体等温可逆过程

V1 G A T S nRT ln V2

U H 0

V2 P W

Q nRT ln nRT ln 1 V1 P2 V2 P S nR ln nR ln 1 V1 P2 V1 G A T S nRT ln V2 理想气体等容可逆过程 W 0 U QV nCV ,m dT nCV ,m TT1 T2

H nCP,m dT nCP,m TT1

T2

SV

T2

nCV ,m

T1

T2 dT nCV ,m ln T T1

A U (TS ) G H (TS )理想气体等压可逆过程

W PdV P VV1

V2

U nCV ,m dT nCV ,m TT1

T2

H QP nCP,m dT nCP,m TT1

T2

S P

T2

nCP,m

T1

T2 dT nCP,m ln T T1

A U (TS ) G H (TS )理想气体绝热可逆

S 0, Qr 0

W U nCV ,mdT nCV ,m TT1

T2

W T1

V2

V1

nR(T1 T2 ) PdV 1

H nCP,m dT nCP,m T

T2

A U (TS ) G H (TS )可逆相变化过程 W

V2

V1

PdV P V

H n 相H QP U QP W H P Vn 相 H S T相

G 0

A U (TS )4. 例题

1. 298K时，将2mol的N2理想气由0.1 MPa恒温可逆压缩到2MPa,试计算此 过程的W、Q、 U、 H、 S及 G 。如果

被压缩了的气体做恒温膨胀再回到原来状态，问此过程的W、Q、 U、 H、 S及

G又是多少？

2. 根据下列数据，求乙烯C2H6(g)在298K时的标准摩尔生成热与标准摩尔燃烧热： (1) C2H6(g)+7/2O2(g)== 2CO2(g) + 3H2O(l)

r Hm,1 (298K ) 1560 .mol kJ(2) C(石墨) + O2(g) == CO2(g)

1

r Hm,2 (298K ) 393kJ.mol(3) H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)

1

r Hm,3 (298K ) 286.0kJ.mol 1

3. 苯 在 正 常 沸 点 353K时 摩 尔 汽 化 焓 为 30 75kJ· 1 。今将353K 、 101 325kPa下 mol 的1mol液态苯在恒温恒压下蒸发为苯蒸气 (设为理想气体)。

1)求此过程的Q,W, U, H, S, A和 G;

2)应用有关原理，判断此过程是否为可逆过程。