物理化学各章节总结

物理化学每章总结

第1章 热力学第一定律及应用

1．系统、环境及性质

热力学中把研究的对象（物质和空间）称为系统，与系统密切相关的其余物质和空间称为环境。根据系统与环境之间是否有能量交换和物质交换系统分为三类：孤立系统、封闭系统和敞开系统。

?强度性质性质?

?容量性质2．热力学平衡态

系统的各种宏观性质不随时间而变化，则称该系统处于热力学平衡态。必须同时包括四个平衡：力平衡、热平衡、相平衡、化学平衡。

3．热与功 (1) 热与功的定义

热的定义：由于系统与环境间温度差的存在而引起的能量传递形式。以Q表示，Q?0表示环境向系统传热。

功的定义：由于系统与环境之间压力差的存在或其它机、电的存在引起的能量传递形式。以W表示。W?0表示环境对系统做功。

(2) 体积功与非体积功

功有多种形式，通常涉及到是体积功，是系统体积变化时的功，其定义为：

δW??pedV

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式中pe表示环境的压力。

对于等外压过程 W??pe(V2?V1) 对于可逆过程，因p?pe，p为系统的压力，则有

W???VpdV

1V2体积功以外的其它功，如电功、表面功等叫非体积功，以W′表示。 4．热力学能

热力学能以符号U表示，是系统的状态函数。若系统由状态1变化到状态2，则过程的热力学增量为 ?U?U2?U1

对于一定量的系统，热力学能是任意两个独立变量的状态函数，即 U?f(T,V) 则其全微分为

?U???U? dU????dT???dV

??T?V??V?T对一定量的理想气体，则有

??U????0 或 U=f（T） ??V?T即一定量纯态理想气体的热力学能只是温度的单值函数。

5．热力学第一定律及数学表达式 (1) 热力学第一定律的经典描述

① 能量可以从一种形式转变为另一种形式，但在转化和传递过程中数量不变。

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② “不供给能量而可连续不断做功的机器称为第一类永动机，第一类永动机是不可能存在的。

(2) 数学表达式

对于封闭系统，热力学第一定律的数学表达式为

dU?δQ?δW 或 ?U?Q?W

即封闭系统的热力学能的改变量等于过程中环境传给系统的热和功的总和。

6．焓

焓以符号H表示，是系统的状态函数。定义为 H?U?pV 对于一定量的系统，焓是任意两个独立变量的状态函数，即 H?f(T,p) 则其全微分为

??H??H?? dH????dT????dp

??T?p??p?T对一定量的理想气体，则有

??H????0 或 H=f（T） ?T??p即一定量纯态理想气体的焓只是温度的单值函数。

7．可逆过程

能通过原来过程的反方向变化而使系统恢复到原来状态，同时环境中没有留下任何永久性变化的过程，称为热力学可逆过程；反之，称为不可逆过程。

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可逆过程有如下特征：

(1) 可逆过程是由一连串连续的无限接近平衡态的过程所构成，整个过程是无限缓慢的。

(2) 只要以相同手续循沿着原来途径进行一个逆过程，可使系统和环境同时恢复原状。

(3) 在等温可逆过程中，系统对环境所做功为最大功，环境对系统所做功为最小功。

8．热容 (1) 热容的定义

在没有非体积功的条件下，若一定量的物质在不发生相变或化学变化的情况下，吸热?Q 后，其温度由T升至T＋dT，该?Q与dT 的比值称为该物质的热容C。

C?(2) 等容摩尔热容CV,m

若n mol某物质在等容条件下由温度T升到T＋dT所吸收的热为 ?QV，则等容摩尔热容为

CV,m?(3) 等压摩尔热容Cp,m

若n mol某物质在等压条件下由温度T升到T＋dT所吸收的热为?Qp，则等压摩尔热容为

δQV1??U???U??????m? ndTn??T?V??T?VδQ dT

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Cp,m?δQpndT?1??H???H?????m? n??T?p??T?p(4) 理想气体CV,m和Cp,m关系

Cp,m?CV,m?R (5) 热容与温度关系的经验式

Cp,m?a?bT?cT2 或 Cp,m?a?bT?cT2?dT3 9．热力学第一定律在p，V，T变化中的应用 (1) 等容过程

W=0 ?U?QV

?U??TnCV,mdT（适用于真是气体、液体、固体的等容过程，理想气体

1T2的任意p，V，T变化过程）

(2) 等压过程

W??pe(V2?V1) ?H?Qp

?H??nCp,mdT（适用于真是气体、液体、固体的等容过程，理想气体的任

T1T2意ｐ，Ｖ，Ｔ变化过程）

(3) 理想气体的等温过程

?U?0 ?H?0 Q??W?nRTlnV2p?nRTln1 V1p2(4) 绝热可逆过程

Q?0 ?U?W??nCV,mdT

T1T2对于理想气体的绝热过程，不管过程是否可逆上式均可适用。

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