1、物理化学电子教案第一章,热力学基础,学习目标,1.掌握理想气体的pVT行为、理想气体的模型。2.理解真实气体的pVT行为、真实气体的状态方程。3.掌握热力学基本概念,第一章 热力学基础,1.1 理想气体状态方程1.2 理想气体混合物两个定律1.3 真实气体1.4 气体液化1.5 热力学基本概念,1.1 理想气体状态方程,1.理想气体状态方程波义耳定律盖-吕萨克定律阿伏加德罗定律整理可得如下方程： 或,2.理想气体微观模型（1）分子本身没有体积（2）分子间没有相互作用力 真实气体只有在高温、低压下才可近似看作理想气体。 返回,1.2 理想气体混合物的两个定律,1.道尔顿分压定律对于任何气体混合物
2、，分压为对于理想气体混合物,2.阿玛格分体积定律,对于任何气体混合物，有,对于理想气体混合物，有,分体积,摩尔分数,3.混合物的平均摩尔质量 混合物的摩尔质量定义为 返回,1.3真实气体,1.真实气体的p、V、T性质 一些真实气体的pVm-p恒温线,2.真实气体状态方程范德华方程从以下两个方面进行修正： 体积修正项 压力修正项,许多气体在中压范围内，能够很好地服从范德华方程，计算精度要高于理想气体状态方程。但在压力较高时，范德华方程还不能满足工程计算上的需要。 返回,1.4 气体的液化,1. 恒温线（1）t31.1 （2）t=31.1 （3）t31.1,2.液体的饱和蒸气压 在一定温度下，与液
3、体成平衡的饱和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压。 纯物质的饱和蒸气压只与温度有关。,几点说明温度一定时，只有一个平衡压力。水平线右端点Vm（气）,T升高，左移；左端点Vm（液），T升高，右移。 T升高，水平段升高，对应压力增大。K为临界点，饱和气体和饱和液体无区别的点。,3.临界参数临界温度（Tc）:使气体能够液化所允许的最高温度。临界压力（pc）:在临界温度下时的饱和蒸气压。是在临界温度下使气体液化所需要的最低压力。临界摩尔体积（Vm,c）:是在临界温度和临界压力下物质的摩尔体积。,4.液化的原因（1）分子间存在引力，彼此吸引而聚集；（2）分子的热运动使它们倾向于彼此分离。 返回,1.5 热力
4、学基本概念,1.系统与环境2.状态与状态函数3.过程与途径4.热5.功6.热力学能,1.系统与环境,系统 (物系.体系)：作为研究对象的物质及其所在的空间环境 (外界)：系统以外与之密切相关物质及其所在的空间三种系统 1)隔离系统:体系与环境间既无能量交换又无物质交换. 2)封闭系统:体系与环境间有能量交换无物质交换. 3)敞开系统:体系与环境间有能量交换又有物质交换.,三种系统,2.状态与状态函数,状态：热力学系统所指的状态，是由系统的性质所确定的。这些性质是指化学成分，数量，形态（固，液，气），P，T，V，U，S，A，G 等。状态函数：描述系统状态的宏观性质（如P，T，V，U，S，A，G
5、等）。,状态函数,状态函数的特征,当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。状态函数的改变量= 终态函数值始态函数值。 T=T2T1 ， U=U2 U1,3.过程与途径,过程：在一定环境条件下，系统由始态变化到终态的经过。途径：系境由始态变化到终态所经历的过程的总和。,典型过程,恒温过程： T1=T2=T环=恒定值恒压过程： p1=p2=p环=恒定值恒容过程： v1=v2 =恒定值绝热过程： Q=0循环过程：循环过程中，所有的状态函数的改变量均为零可逆过程：可逆过程是一个理想过程,4.热,热：由于系统与环境间温度差的存在面引起的能量传递形式，称为热
6、，以符号Q表示。 规定：系统从环境吸热取正值，即Q0 系统向环境放热取负值，即Q0,5.功,功：系统与环境之间传递能量的方式有热和功，除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。 功可分为体积功和非体积功两大类。 W的取号：W 0 环境对系统作功(环境以功的形式失去能量)W 0 系统对环境作功(环境以功的形式得到能量),W不是状态函数,不能以全微分表示,微小变化过程的功,用W 表示,不能用dW。,体积功：系统体积V变化时与环境传递的功 以W 表示；,非体积功：体积功以外的其它功, 以W表示 , 如,机械功,电功,表面功等,6.热力学能,定义：系统整体运动的动能、在外力场中的势能以及系统的热力学能
7、构成了系统的总能量 。（1）分子内部的动能：是系统内分子热运动的能量，是温度的函数。（2）分子间相互作用的势能：是分子间相互作用而具有的能量，是体积的函数。（3）分子内部的能量：是分子内部各种微粒运动的能量与微粒间相互作用的能 返回,练习题,1. 左右两容器，容器间有一活拴，左侧为氧气（2dm3，200K，3*101.3KPa），右侧为氮气（4dm3，600K，9*101.3KPa），打开活拴，两种气体混合，温度为400K计算此气体混合物中氧和氮的分压及混合物的总压。（设为理想气体）（答案：202650Pa，607850Pa）2. 3.89710-4KgC2H6及C4H10的混合气体在20，101.3KPa下的体积为210-4m3,求两气体的分压。 （答案：40.3KPa，61.0KPa） 返回,
