物 理 化 学 ：基础理论

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1、物理化学2010.10L.S.一、基础理论0.1物理化学的研究内容：(1)化学变化的方向和限度问题ー热力学(2)化学反应的速率和机理问题ー动力学(3)物质的性质与其结构之间的关系问题ー结构化学0.2物理化学课程的学习方法(1)抓住重点，自己动手推导公式。(2)多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。第一部分热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics[,θə:məudai’næmiks]1cal=4.1840JI:是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和

2、功之间可以相互转化，但总的能量不变。封闭体系也可以表述为：第一类永动机是不可能制成的。第一定律是人类经验的总结。II:热力学术语---体系分类根据体系与环境之间有无物质和能量的交换，把体系进行分类。敞开体系（opensystem）封闭体系（closedsystem）孤立体系（isolatedsystem）[ˈaɪsəˌleɪtɪd]II:热力学术语---体系的性质又称为热力学变量，可分为两类：广度性质（extensiveproperties）D.J.[iks'tensiv]D.J.['prɔpəti]又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比，如体

3、积、质量、热力学能等。强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。对于一个物质的量、组成、聚集状态一定的体系，只需要两个强度性质，体系的其他性质就可以确定了。纯物质：U=(T,p)多组分(k个)均相体系：U=f(T,p,n1,n2,n3,…nk-1)II:热力学术语---状态函数体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（statefunction），如温度、

4、压力、热力学能、焓、熵等。状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数Z的微小改变量用dZ表示。II:热力学术语---热力学能热力学能（thermodynamicenergy）以前称为内能（internalenergy）,它是指体系内部能量的总和，包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。热力学能是状态函数，用符号U表示，它的绝对值无法测定，只能求出它的变化值。II:热力学术语---变化过程（1）恒温过程（isothermalprocess)在变化过程中，体系的始态温度与终态

5、温度相同，并等于环境温度。（2）恒压过程（isobaricprocess)在变化过程中，体系的压力始终保持不变，并等于环境压力。对比：等压过程(在变化过程中，体系的始态压力与终态压力相同，并等于环境压力)、恒外压过程（3）恒容过程（isochoricprocess)（4）绝热过程（adiabaticprocess)根据热力学第一定律：（5）循环过程（cyclicprocess)-10-创建时间：2010/10/1616:47:00III:具体计算功（work）体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。功可分为膨胀功(We)和非膨胀功

6、(Wf)两大类。W的取号：环境对体系作功，W>0；体系对环境作功，W<0。体积功的计算公式广义功：机械功＝力×位移体积功=压力×体积的变化各种形式的功功与过程设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压Pe,经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。准静态过程（quasistaticprocess）在过程进行的每一瞬间，体系都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。上例无限缓慢地压缩和无

7、限缓慢地膨胀过程可近似看作为准静态过程。可逆过程（reversibleprocess）上述准静态膨胀过程若没有因摩擦等因素造成能量的耗散，可看作是一种可逆过程。过程中的每一步都接近于平衡态，可以向相反的方向进行，从始态到终态，再从终态回到始态，体系和环境都能恢复原状。可逆过程的特点：（1）状态变化时推动力与阻力相差无限小，体系与环境始终无限接近于平衡态；（2）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；（3）体系变化一个循环后，体系和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；（4）等温过程中，可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最

8、小功。功与过程小结：从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关，是途径函数。途径函数W的微