化学热力学公式的记忆方法-论文.pdf

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1、·10·化学教育(http：／／www．hxjy．org)2014年第12期—b理论课教学化学热力学公式的记忆方法cc-c0·己0—己0盘c—c0c、)刘辉(河北师范大学化学与材料科学学院石家庄050024)摘要物理化学尤其是化学热力学公式多、易混淆，学生记忆负担较重。介绍了巧记物理化学中热力学函数关系式和简要分析二元系统固液平衡相图的方法，并以熵变计算为例介绍了物理化学的解题技巧。关键词化学热力学公式记忆方法固液平衡相图熵变计算物理化学是化学、化工类专业本科教学的主干H—U+plIlI课程，也是化学、化工类专业研究生招生考试的必G一+p+十考课程。作为一门物理与化学的交

2、叉学科，物理化TsTs学理论性、逻辑性很强，普遍被认为是4大化学——无机化学、有机化学、分析化学和物理化学中最难学的一门学科。物理化学尤其是化学热力学公式多、条件限制多是不争的事实。如何让学生从众多公式中理出头绪，面对相对复杂和综合性较强的问题时可以迎刃而解是每一位物理化学教师的任务之一。在多年的教学实践中，逐步摸索出一套热力学公式的记忆方法，在历届学生中广受欢迎。现将其归纳总结出来，与广大师生分享。1热力学函数关系式的记忆方法T、P、V、U、H、S、A和G是物理化学中最常用的状态函数，其中T、P和是实验可测量，U和S具有明确的物理意义，而H、A和G则是为了解决问题的方便

3、由前述函数衍生出来的物理量，本身没有明确的物理意义。在同一个系统-5mi-~；。S中，状态函数彼此之间不是独立的，这些热力学状H-Io,p／~；A态函数及其微分或偏微分之间共有20个函数关系，：曼G：二一：l，一；p包括：H、A和G的定义式，热力学函数基本关．系式，特征偏微商(对应系数关系)和Maxwell关系式。1．1I-I、A和G定义式的记忆方法H、A和G的定义式为：H—U+pV，A—U—TS和G—H一丁5，由这3个定义式还可以推出：G=A-4-。利用图1所示函数关系图并配以简单的顺口溜可以很牢固地记住这4个函数关系公式：H、【，在上，G、A在下，4个等号4个加号；p

4、V加右，TS加下。1．2特性函数与特征变量对一个无化学变化、无相变且不作非体积的封*通信联系人，E-mail：liuhuicn@126．corn2014年第12期化学教育(http：／／www．hNy．org)(2)与S相乘的永远是T，与相乘的永远是r>0自发过程P，原因是等式两边的量纲应该一致，均为能量量△S孤立—o平衡纲。则：Id0不可能发生的过程dU=TdSpdVr>0自发过程(3)遇到P、S时，前面为“一”号；遇到&Gr，，：o一0平衡T、时，前面为“+”号。所以得：dld0不可能发生的过程—TdS—pdVr>O自发过程1．4特征偏微商的记忆方法△AT一o一0平衡

5、特征偏微商共有8个，有的教科书又称为对应ld0不可能发生的过程r>O自发过程系数关，系。下面以()一丁和()一一户△Hs，，一o—o平衡为例说明记忆方法。【do不可能发生的过程(1)分子永远是4个特性函数：r>0自发过程△s：o一0平衡()()ld0不可能发生的过程(2)分母和注脚分别是它的2个特征变量：如果不限制W一0，则以G、A、H和【，表示()()的判据为：r>0自发过程(3)等式右边永远是与分母相乘得能量量纲AGT，一0平衡的量：IdO非自发过程()一T()一一Pr>0自发过程(4)等式右边遇到P、S时，前面为“一”△AT．v一0平衡号；遇到T、时，前面为“+”号

6、。{d0非自发过程1．5Maxwell关系式的记忆方法r>0自发过程△Hs，p一0平衡以(筹)一(芸)和一()一()ld0非自发过程为例说明。r>0自发过程(1)分子、分母和注脚只涉及4个特征变量：△Us，v一0平衡T、S、P、；Id0非自发过程(2)分子与注脚相乘为能量量纲：记忆方法：(1)当以具有能量量纲的函数G、A、H、做判据时，0是自发过程的方向。可(魏=㈢以这样理解：在一定条件下系统能量越低越稳定，(3)等式两边分子分母对角线相乘为能量因此系统总是自发地向着能量降低的方向进行。(2)量纲：以G、A、H、U为判据的条件：各判据只能在其对应的特征变量(如U—S、V，

7、G—T、)不变的条[嚣]，件下使用。如果限制===o，大于零时为不可能发(4)遇到aS和aP在同一侧时，取负号：生的过程；如果不限制一0，大于零时则为非自发过程。(3)熵判据只能在孤立系统中使用，由熵一()一()的物理意义可知，S是系统混乱程度的量度，孤立2过程方向与限度判据的记忆方法系统中系统的混乱度越大越稳定。因此孤立系统中第二定律主要解决了反应的方向性和反应限度过程总是自发地向着s值增大的方向进行。问题。通过学习，大家知道S、U、H、A和G的3化学势与偏摩尔量定义式的记忆方法改变量的大小均可作为过程方向与限度的判据，只是