物理化学-热力学.pdf

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1、物理化学化学学科的理论基础武汉大学化学与分子科学学院2017年7月刘欲文•Tel:13437101288•Email:ywliu@whu.edu.cn•QQ:2327058649thINTERNATIONALCHEMISTRYOLYMPIAD6-15July2017,NakhonPathom,THAILAND中国队4位选手获奖情况：•林欢（杭州二中），金牌，排名第4•黄政凯（华中师大一附中），金牌，排名第7•雷之韵（成都七中），金牌，排名第12•陈一乐（湖南师大附中），银牌，排名第44共产生：金牌36人，银牌65人，铜牌95人。中国二队（中国台北）获4金（第2、6、11、23名），团体第

2、一。中国一队三金一银团体第二。FutureIChO’s•50thIChOJuly2018-PragueandBratislava,CzechRepublic,Solvakia•51thIChOJuly2019-Paris,France物理化学•研究对象：丰富的化学现象和体系•研究方法：大量采纳物理学的理论成就与实验技术•研究内容：探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。物理化学解决的主要问题•化学反应的方向和限度(热力学)；–热化学、理想(稀)溶液、相平衡、化学平衡•化学反应的速率和机理(动力学)。–简单级数反应、复

3、杂反应近似处理、速率理论电化学、表面化学、光化学、胶体化学化学热力学化学热力学四大定律热力学函数的定义，热力学基本关系式，系数关系式，麦克斯韦关系式，能够利用这此关系式计算典型历程的热力学函数变化及功、热的数值，自发过程的判据，热化学两大定律及应用多组分体系热力学化学势的定义、物理含义及其应用，溶液的依数性，了解活度相平衡相律，单组分体系的相图，克-克方程化学平衡平衡常数的相关计算，同时平衡，平衡受温度、压力的影响等化学动力学宏观反应动力学(速率及速率常数的相关，级数的确定，速率方程、反应机理及近似处理方法，简单级数反应[特别是一级反应和准一级反应的相关计算]，阿仑尼乌斯方程，基元反应活

4、化能及其物理含义)几类反应的动力学溶液反应、催化反应(均相、多相)、表面催化、酶催化反应、光化学反应等各类反应的机理和外界因素对反应速率的影响速率理论碰撞理论，了解过渡态理论电化学基本概念原电池、电解池，正极、负极；阴极、阳极，可逆电极，可逆电池及分类，标准氢电极，氢标还原电极电势。化学反应与可逆电池的互译桥梁公式及其应用电动势、电动势温度系数的测定与热力学函数、平衡常数间的关系，能斯特方程及电动势的计算，强电解质活度的相关计算，电极电势及相关计算法拉第电解定律相关计算，并简单了解电解过程热力学内容概要化学热力学化学热力学：反应的方向及其限度。主要讨论两方面问题：1.化学反应体系的能量变

5、化。（热力学第一定律）2.达到化学平衡的条件和平衡状态的描述。（热力学第二定律）体系的状态:热力学平衡态,需达到四大平衡:力平衡(p相同)热平衡(T相同)相平衡化学平衡状态函数:只取决于体系平衡态的热力学量.如:T,p,V,U,H,S,F,G,n过程量:与体系经历的过程有关的量.如:Q,W,c简单体系:没有物质变化的体系.体系的自由度:决定体系状态所需要的最小独立变量数.简单封闭体系自由度为2,如T,p.热力学中几种常见的过程:准静过程(quasistaticprocess):体系经历无数相连的平衡态,从某始态达到状态终态,在整个过程中,体系可以近似地认为始终处于平衡态,则此过程为准静过

6、程.可逆过程(reversibleprocess):体系从A态经历某一过程到达B态,若能使体系状态完全还原的同时,环境的状态也完全还原,则体系从A到B所经历的过程为可逆过程.可逆过程是无摩擦的准静过程，变化过程中，体系时时刻刻处于平衡态。不可逆过程(irreversibleprocess):体系从A态经历某一过程到达B态,若无论如何也不能使体系状态完全还原的同时,环境的状态也完全还原,则体系从A到B所经历的过程为不可逆过程.热力学第一定律FirstLawofthermodynamics热力学第一定律(能量守恒)自然界的能量守恒,热是能量的一种形式.数学表达式：U＝Q+WQ:热(体系与环

7、境间因温差而传递的热量)体系吸热为正;体系放热为负.W:功(体系与环境间以其它形式传递的能量)体系对外作功为负;体系得功为正.功分为体积功(W)和除体积功之外的其它功(W,也称为有ef用功)。体积功的通用计算公式：W=－pdVe外等容条件下，若体系发生简单变化，且不做有用功,有:U＝Q＝∫CdT＝CTVvv化学反应多在等压条件下完成，为计算等压条件下的热效应，定义焓(H)：H=U+pV等压条件下，若体系发生简单变化，且不做有用