物理化学复习资料

第0章 气体的pVT性质

一、重要概念:理想气体，波义尔定律，盖吕萨克定律，阿夫加德罗定律，分压定律，分体积定律，范德华气体 二、重要公式与定义式1．理想气体状态方程式

pV?nRT2．分压定律

p?p1?p2?p3???3．分体积定律

?a???V?b??nRT V?V1?V2?V3???4．范德华方程?p?2?m?Vm??第1章 热力学第一定律及应用 一、重要概念

系统与环境，隔离系统，封闭系统，敞开系统，广延性质或容量性质（加和性：V，U，H，S，A，G），强度性质（摩尔量，T，p），功W，热Q，热力学能，焓，热容，状态与状态函数，平衡态，过程函数（Q，W），可逆过程，真空膨胀过程，标准态（纯态，[△fH?m(B,?,T)]，标准摩尔燃烧焓[△cH?m(B,?,T)]。 二、重要公式与定义式 1. 体积功 ：δW，标准反应焓，标准摩尔生成焓pθ）

??pedV2. 热力学第一定律：?U?Q?WδQV1??U???U??????m?ndTn??T?V??T?V，dU?δQ?δW3. 焓的定义： H?U?pV4. 热容：等容摩尔热容

CV,m?等压摩尔热容

Cp,m?δQpndT?1??H???H?????m?n??T?p??T?p理想气体：

Cp,m?CV,m?R；凝聚态：Cp,m?CV,m?0

单原子理想气体分子：

CV,m?3 557RCp,m?R双原子理想气体分子： CV,m?R Cp,m?R 2222ΘΘ 5. 标准摩尔反应焓：由标准摩尔生成焓[?fHm(B,?,T)或标准摩尔燃烧焓[?cHm(B,?,T)]计算

ΘΘΘ?rHm(T)???B?fHm(B,?,T)????B?cHm(B,?,T)?

BB 6. 基希霍夫公式（适用于相变和化学反应过程） ? ?ΘΘrHm(T2)??rHm(T1)???rCp,mdTT1T2△

7. 等压摩尔反应热(焓)与等容摩尔反应热(焓)的关系式

Qp－QV =△rH?m(T)－△rU?m(T) = 8. 理想气体的可逆绝热过程方程：

?vB(g)RT

p1V1??p2V2?， p1V1/T1 = p2V2/T2，?=Cp，m/CV，m

三、各种过程Q、W、△U、△H 的计算

1．解题时可能要用到的内容

(1) 对于气体，题目没有特别声明，一般可认为是理想气体，如N2，O2，H2等。 等温过程 dT=0，△U=0 △H=0，Q=W； 非恒温过程 △U= n CV，m△T，△H= n Cp，m△T， 单原子气体 CV，m =3R/2，Cp，m = CV，m+R = 5R/2

(2) 对于凝聚相，状态函数通常近似认为与温度有关，而与压力或体积无关，即 ? △U≈△H= n Cp，m△T

2．恒压过程：p外=p=常数，无其他功W'=0 (1) W= -p外（V2-V1），△H = Qp =

?T2T1n Cp，m dT，△U =△H－△（pV），Q=△U－W

(2) 真空膨胀过程 p外=0，W=0，Q=△U

理想气体结果：dT=0，W=0，Q=△U=0，△H=0

(3) 恒外压过程： 首先计算功W，然后计算△U，再计算Q，△H。

3. 恒容过程：dV=0 W=0，QV =△U =

4．绝热过程：Q=0 (1) 绝热可逆过程 W=

?T2T1n CV，mdT，△H=△U + V△p

?T2pdV =△U =

T1?T2T1n CV，mdT，△H=△U＋△(pV)

??1??11?? 理想气体：

pV1??pV2?Tp?，T1V1?T2V2

p1T1?p2T2?1???

?KW?1???11?p2V2?p1V1(T2?T1)? ??V??1?V??1?????1??11?2? （2）绝热一般过程：由方程W =

?T2p外dV =△U =

T1?T2T1n CV，m dT 建立方程求解。

5. 相变过程S（

?）→S（?）

(1) 可逆相变（正常相变或平衡相变）：在温度T对应的饱和蒸气压下的相变，如水在常压下的0℃ 结冰或冰溶解，100 ℃ 时的汽化或凝结等过程。 由温度T1下的相变焓计算另一温度T2下的相变焓 ? △H?m(T2)= △H?m(T1)+

?T2T1△Cp，m dT

(2) 不可逆相变：利用状态函数与路径无关的特点，根据题目所给的条件，设计成题目给定或根据常识知道的（比如水的正常相变点）若干个可逆过程，然后进行计算。

6．化学变化过程：标准反应焓的计算

(1) 由298.15K时的标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓，然后利用基希霍夫公式计算另一温度T时的标准反应焓。

注意：生成反应和燃烧反应的定义，以及标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓存在的联系。 例如 H2O（l）的生成焓与H2的燃烧焓，CO2 的生成焓与C（石墨）的燃烧焓数值等同。

(2) 一般过程焓的计算：基本思想是（1），再加上相变焓等。

(3) 燃烧反应系统的最高温度计算：整个系统作为绝热系统看待处理由系统焓变? H=0 建立方程计算。 四、典型题示例

1-1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa。求整个过程的W、Q、△U及△H。已知该气体的CV，m 恒定为20.92J?mol-1 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T1=27℃, p1=101325Pa，V1)→(T2=27℃, p2=p外=?，V2=?)

→(T3=97℃, p3=1013.25kPa，V3= V2)

1-2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H2O（l，1 mol，-5℃ ，

θ，p） pθ ） H2O（s，1 mol△H，1 -5℃?K-1。

1

↓△H2 ↑△H4 H2O（l，1 mol， 0℃，∴ △H1=△H2＋△H3＋△H4

1-3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓

θ。 ?cHmθθs，H1 mol，p） pθ） H2O（△3 ，0℃

(2) 已知298.15K时 H2O(l) 和CO2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol－1 、－393.51 kJ·mol－1，计算CH3OH(l)的?fHm。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol－1，计算CH3OH(g) 的?fHm。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH3OH(l) +

θ32O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

θ=－119.50 kJ/(5.27/32)mol =－725.62 kJ·mol?cUm－1

v(g)RT θθ=?cUm+?B?cHm = (－725.62－0.5×8.3145×298.15×10－3)kJ·.mol－1

=－726.86 kJ·mol －1 (2)

θθθθ=?fHm(CO2) + 2?fHm（H2O )－?fHm [CH3OH(l)] ?cHm

θθθθ[CH3OH (l)] =?fHm (CO2) + 2?fHm (H2O )－?cHm ?fHm = [－393.51+2×(－285.83)－(－726.86) ] kJ·mol－1 =－238.31 kJ·mol－1

(3) CH3OH (l) →CH3OH (g) ，Δvap

θ

= 35.27 kJ·.molHm－1

θθθ[CH3OH (g)] =?fHm[CH3OH (l)] +?vapHm ?fHm= (－38.31+35.27)kJ·.mol －1

=－203.04 kJ·mol－1 第2章 热力学第二定律 一、重要概念

卡诺循环，热机效率，熵，摩尔规定熵，标准熵，标准反应熵，亥姆霍兹函数，吉布斯函数 二、主要公式与定义式

1. 热机效率：???TWQ1?Q2??1?2Q1Q1T1

2. 卡诺定理：任何循环的热温熵小于或等于0

Q1Q2??0 T1T2不可逆 可逆 不可逆 克劳修斯（R.Clausius） 不等式：

可逆 2

? S≥

?2?QT1

3. 熵的定义式：dS?δQrT

4. 亥姆霍兹（helmholtz）函 …… 此处隐藏：3030字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……