物理化学考研复习学习教案.pptx

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1、会计学1物理化学考研物理化学考研(ko yn)复习复习第一页，共67页。3.钢瓶中装有温度为钢瓶中装有温度为10，压力，压力(yl)为为3.65MPa的的 CO2,则此则此CO2处于处于 态（气、液、态（气、液、气气+液）。已知液）。已知CO2的的Tc=304.21K,10时时 CO2的饱和蒸汽压为的饱和蒸汽压为4.46MPa。4.范德华参数范德华参数a的存在使压缩因子的存在使压缩因子Z （增大、减小），（增大、减小），b的存在使的存在使Z （增大、减小）。在低压下波义耳温度时，（增大、减小）。在低压下波义耳温度时，a和和 b两个因素的作用两个因素的作用 ，使压，使压 缩因子缩因子Z=1。气气

2、减小减小增大增大相互抵消相互抵消第2页/共67页第二页，共67页。5.将范德华方程应用于临界点，得到的一个将范德华方程应用于临界点，得到的一个 重要的结果是重要的结果是 6.在普遍化压缩因子在普遍化压缩因子(ynz)图上，某物质的图上，某物质的Tr线如线如图图 所示。试写出图中各点物质的相态：所示。试写出图中各点物质的相态：abcdZprabcd 普遍化范德华方程普遍化范德华方程(fngchng)。气气饱和饱和(boh)气体气体气液共存气液共存饱和液体饱和液体第3页/共67页第三页，共67页。7.-5的冰和水在的冰和水在101325Pa的压力下能否平衡的压力下能否平衡共存共存(gngcn)？在

3、什么条件下在什么条件下-5 的冰和的冰和水能水能平衡共存平衡共存(gngcn)？8.状态函数的基本特征是状态函数的基本特征是 。有关状态函。有关状态函数的基本假定是数的基本假定是 。否否压力增大至压力增大至59.8MPa 状态一定，状态函数状态一定，状态函数也一定，状态变化，则其变化只决定于系统也一定，状态变化，则其变化只决定于系统(xtng)的初的初终态，与所经历的具体过程无关终态，与所经历的具体过程无关 均相系统，如不考虑除压力以均相系统，如不考虑除压力以外的其它广义力，为确定平衡态，除确定系统中外的其它广义力，为确定平衡态，除确定系统中每种物质的数量外，还需要确定两个独立的状态每种物质的

4、数量外，还需要确定两个独立的状态(zhungti)函数函数第4页/共67页第四页，共67页。9.下列下列(xili)表示式在什么条件下才与体积功相等？表示式在什么条件下才与体积功相等？（1）-pdV ,（2）-d(pV)。10.试指出以下各式的适用条件：试指出以下各式的适用条件：（1）U=Q+W ;（2）U=QV ;（3）H=Qp 。恒压过程恒压过程(guchng)封闭系统封闭系统封闭系统，只做体积封闭系统，只做体积(tj)功功封闭系统，只做体积功封闭系统，只做体积功第5页/共67页第五页，共67页。11.热力学标准状态规定为：热力学标准状态规定为：气体气体 。液体和固体。液体和固体 。溶液中

5、的溶质。溶液中的溶质 。12.物质的标准摩尔蒸发焓随温度升高而（升物质的标准摩尔蒸发焓随温度升高而（升高、降低）高、降低），当达到临界温度时，当达到临界温度时，摩尔蒸发焓摩尔蒸发焓 0（、=、=、）从数量上统一从数量上统一(tngy)表达反表达反应进行的程度应进行的程度、=、=、）=第8页/共67页第八页，共67页。17.试指出下列试指出下列(xili)关系式何者是正确的、何者是关系式何者是正确的、何者是不正确的。不正确的。(1);(2);(3)。不正确不正确不正确不正确正确正确第9页/共67页第九页，共67页。18.热性质数据有三个方面的来源，它们是：热性质数据有三个方面的来源，它们是：；。

6、19.Qp与与QV 的换算的换算(hun sun)公式为公式为QV=Qp-(n)RT,其中其中 n是指是指 。直接直接(zhji)实验测定实验测定 经验半经验方法经验半经验方法 理论方法理论方法 反应终态气体反应终态气体(qt)的物质的量减去的物质的量减去初态气体初态气体(qt)的物质的量的物质的量第10页/共67页第十页，共67页。1.将将25、101.325kPa的干燥的干燥(gnzo)空气空气 缓缓缓缓通过水被水蒸气所饱和，空气通过水被水蒸气所饱和，空气(kngq)带走水带走水 0.01982mol。试计算该。试计算该 25 水的饱和气压和通过水后水的饱和气压和通过水后湿空气湿空气(kn

7、gq)的体积的体积。假定通入前后气体总的压。假定通入前后气体总的压力保力保持不持不 变。变。计算题计算题第11页/共67页第十一页，共67页。解：以解：以“1”代表代表(dibio)空气，以空气，以“2”代表代表(dibio)H2O，第12页/共67页第十二页，共67页。2.在在0、10132.5kPa下氦的摩尔体积是下氦的摩尔体积是0、101.325 kPa下摩尔体积的下摩尔体积的0.011075倍，试用倍，试用(shyng)范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉 及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。第13页/共67页

8、第十三页，共67页。解：解：，第14页/共67页第十四页，共67页。2.在在0、10132.5kPa下氦的摩尔体积是下氦的摩尔体积是0、101.325 kPa下摩尔体积的下摩尔体积的0.011075倍，试用倍，试用(shyng)范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉 及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。第15页/共67页第十五页，共67页。解：解：，第16页/共67页第十六页，共67页。3.纯水的状态图及相图纯水的状态图及相图(xin t)示意如下：示意如下：纯水的状态图纯水的状态图 水的相图水的相图(xin t)(1)

9、试在图上标明试在图上标明(biomng)I、II、III曲面及曲面及1、2、3平面所示的水的聚集状态或相。平面所示的水的聚集状态或相。第17页/共67页第十七页，共67页。(2)其中其中mn称什么线？其压力、温度数值如称什么线？其压力、温度数值如 何？何？C 点称什么点？其压力、温度数值是点称什么点？其压力、温度数值是 多少？其数学特征如何？多少？其数学特征如何？(3)分别在两图中示意画出在标准分别在两图中示意画出在标准(biozhn)压力下由固压力下由固 态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。第18页/共67页第十八页，共67页。3.纯水的状态图及相图纯

10、水的状态图及相图(xin t)示意示意如下：如下：纯水的状态图纯水的状态图 水的相图水的相图(xin t)(1)试在图上标明试在图上标明I、II、III曲面及曲面及1、2、3平面平面所示的水的聚集所示的水的聚集(jj)状态或相。状态或相。第19页/共67页第十九页，共67页。(2)其中其中mn称什么线？其压力、温度数值如称什么线？其压力、温度数值如 何？何？C 点称什么点？其压力、温度数值是点称什么点？其压力、温度数值是 多少多少(dusho)？其数学特征如何？其数学特征如何？(3)分别在两图中示意画出在标准压力下由分别在两图中示意画出在标准压力下由固固 态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。

11、态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。第20页/共67页第二十页，共67页。解：解：(1)I，液固；，液固；II，气液；，气液；III，气固，气固 1，固；，固；2，液；，液；3，气，气 (2)三相线，其压力为三相线，其压力为610.5 Pa，温度，温度(wnd)为为 273.16 K。c 点称临界点，其压力为点称临界点，其压力为 22.04MPa，温度，温度(wnd)为为647.15K 其数学特征：其数学特征：第21页/共67页第二十一页，共67页。(3)纯水的状态图纯水的状态图水的相图水的相图(xin t)第22页/共67页第二十二页，共67页。4.在一真空容器中，有一个在一真空容器中，有

12、一个(y)封有封有1mol水的玻水的玻 璃泡，今设法打碎它，使水在璃泡，今设法打碎它，使水在 100 下恒下恒 温蒸发为温蒸发为 50663 Pa 的水蒸气，试计算的水蒸气，试计算 Q、W、和和。已知。已知100，101325 Pa下水下水(xi shu)的蒸发热的蒸发热。第23页/共67页第二十三页，共67页。1mol H2O(g)100,50663 Pa 1mol H2O(l)100,P*1mol H2O(g)100,101325 Pa 4.解解第24页/共67页第二十四页，共67页。忽略液体(yt)体积第25页/共67页第二十五页，共67页。1mol H2O(g)100,50663 Pa

13、 1mol H2O(l)100,P*1mol H2O(g)100,101325 Pa 4.解解第26页/共67页第二十六页，共67页。忽略液体(yt)体积第27页/共67页第二十七页，共67页。5.由乙炔直接气相合成苯是一条可行的途由乙炔直接气相合成苯是一条可行的途 径。若将径。若将 25，的的 3 mol C2H2(g)通入通入 反应器，所得产物为反应器，所得产物为 1200，的的 1 mol C6H6(g)，试求此反应过程的焓变。已，试求此反应过程的焓变。已 知：知：解：解：物 质C2H2(g)226.7363.71C6H6(g)82.93191.52C6H6(l)49.04第28页/共6

14、7页第二十八页，共67页。C6H6(g)25，p 3 C2H2(g)25，p C6H6(g)1200，p 解：解：第29页/共67页第二十九页，共67页。第二章热力学定律第二章热力学定律(dngl)和热力学基和热力学基本方程本方程l l热现象与力学现象的区别：热现热现象与力学现象的区别：热现象伴随着象伴随着 l l 永久性的再也不能复原的变化永久性的再也不能复原的变化热和功的热和功的l l 不等价性不等价性l l宏观过程方向和限度的实质：归宏观过程方向和限度的实质：归结为功转结为功转l l 变为热、热从高温流向低温的变为热、热从高温流向低温的不可逆性不可逆性l l热力学第二热力学第二(d r)

15、(d r)定律的两个定律的两个等价表述等价表述第30页/共67页第三十页，共67页。l l所有宏观所有宏观(hnggun)过程都是不过程都是不可逆过程方向性可逆过程方向性条件(tiojin)公式：l Clausius不等式不等式:l 过程方向过程方向(fngxing)和限度的度量标准可逆和限度的度量标准可逆过程过程l 熵的本质：熵的本质：分子热运动混乱程度量分子热运动混乱程度量第31页/共67页第三十一页，共67页。l l热力学函数热力学函数(hnsh)间的关系间的关系 热力学基本方程热力学基本方程 l l （组成恒定的均相封闭系（组成恒定的均相封闭系统）统）第32页/共67页第三十二页，共6

16、7页。结论：理想气体结论：理想气体(l xin q t)的的 U 及及 H 仅是温度的函仅是温度的函 数，故对理想气体数，故对理想气体(l xin q t)的一切过程均有：的一切过程均有：焦耳实验：焦耳实验：结果结果(ji gu):第33页/共67页第三十三页，共67页。l l焦耳焦耳(jio r)汤姆逊效应汤姆逊效应l l 热力学特征：热力学特征：l l 对于实际气体：对于实际气体：第34页/共67页第三十四页，共67页。重要重要(zhngyo)(zhngyo)公式公式 (1)第35页/共67页第三十五页，共67页。(2)理想气体理想气体 pVT 变化变化(binhu)中热力学函中热力学函数

17、的变化数的变化(binhu)：状态状态(zhungti)变化的熵变变化的熵变三公式：三公式：对于对于1mol，i.g.：第36页/共67页第三十六页，共67页。(3)相变化中热力学函数的变化：相变化中热力学函数的变化：可逆相变：可逆相变：不可逆相变：不可逆相变：设计过程，绕道经过可逆相变设计过程，绕道经过可逆相变 第37页/共67页第三十七页，共67页。纯组分纯组分(zfn)的两相平衡的两相平衡克克-克方程：公式形式、适用条件、计算克方程：公式形式、适用条件、计算(j(j sun)sun)的的 内容内容纯纯 组组 分分 的的 g-l、g-s平平 衡衡，g i.g.纯组分的纯组分的V-L、V-S

18、平平衡衡，,g i.g.，第38页/共67页第三十八页，共67页。(4)化学反应化学反应(huxu fnyng)中的热力学中的热力学函数变化：函数变化：第39页/共67页第三十九页，共67页。求熵变的几个求熵变的几个求熵变的几个求熵变的几个(j(j )典型子过程设计可逆过典型子过程设计可逆过典型子过程设计可逆过典型子过程设计可逆过程程程程 ()T、i.g.熵随压力熵随压力(yl)的变化：的变化：()p熵随温度的变化：熵随温度的变化：可逆与不可逆温度变化均有可逆与不可逆温度变化均有:纯物质的相变熵纯物质的相变熵:对于对于可逆相变可逆相变:i.g.()T,p 混合的熵变；混合的熵变；第40页/共6

19、7页第四十页，共67页。最为有用最为有用最为有用最为有用(yu(yu yn)yn)其中其中(qzhng)：第41页/共67页第四十一页，共67页。热力学基本方程热力学基本方程热力学基本方程热力学基本方程(fngchng)(fngchng)包含物质热性质包含物质热性质包含物质热性质包含物质热性质的全部信息的全部信息的全部信息的全部信息 知道一个知道一个(y)热力学热力学基本方程，就知道了一系列热基本方程，就知道了一系列热力学的信息。力学的信息。第42页/共67页第四十二页，共67页。思考题思考题1.热力学第二定律要解决的基本热力学第二定律要解决的基本(jbn)问题是：问题是：。2.热力学第二定律

20、的克劳修斯说法是：热力学第二定律的克劳修斯说法是：；开尔文说法是：；开尔文说法是：。3.理想气体恒温膨胀时，理想气体恒温膨胀时，Q=-W,它所吸的热全它所吸的热全部用来做功，这是否违背开尔文说法，为什部用来做功，这是否违背开尔文说法，为什么？么？。过程过程(guchng)的方向和限度的规律的方向和限度的规律热从低温物体传给高温热从低温物体传给高温(gown)物体而不发生其它物体而不发生其它变化是不可能的；变化是不可能的；从一从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不发生个热源吸热，使之完全转化为功，而不发生其它变化是不可能的其它变化是不可能的否。环境中遗留不可逆变化否。环境中遗留不可逆变化第43页

21、/共67页第四十三页，共67页。4.试写出热力学第二定律的数学试写出热力学第二定律的数学(shxu)表达式：表达式：。5.试写出熵的定义式：试写出熵的定义式：。熵的本质是熵的本质是 。6.若只用熵函数判断过程进行的方向和限度，若只用熵函数判断过程进行的方向和限度，则相应的平衡判据为则相应的平衡判据为 。它的适用条件是它的适用条件是 。系统混乱系统混乱(hnlun)程度的度量程度的度量 孤立孤立(gl)系统，绝热过程系统，绝热过程第44页/共67页第四十四页，共67页。7.一定量的氮气经一无限小不可逆过程，温度一定量的氮气经一无限小不可逆过程，温度由由T变为变为 T+dT、压力由、压力由p变为变

22、为p+dp，则其，则其dG -SdT+Vdp(、=、=、)。10.对于理想气体，下列偏导数何者小于零？对于理想气体，下列偏导数何者小于零？。=(2)、（、（4）第46页/共67页第四十六页，共67页。11.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用写出下列公式的适用(shyng)条件条件恒温过程恒温过程(guchng)，理想气体，理想气体恒压过程恒压过程(guchng)可逆相变可逆相变第47页/共67页第四十七页，共67页。9.在绝热恒容容器中发生一化学反应，反应后在绝热恒容容器中发生一化学反应，反应后压力降低

23、，温度升高压力降低，温度升高(shn o)，则，则 U 0,H 0,S 0(、=、)。10.对于理想气体，下列偏导数何者小于零？对于理想气体，下列偏导数何者小于零？。=(2)、（、（4）第48页/共67页第四十八页，共67页。11.试用热力学基本方程试用热力学基本方程(fngchng)和麦克斯韦关系式证明和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用条件写出下列公式的适用条件恒温恒温(hngwn)过程，理想气体过程，理想气体恒压过程恒压过程(guchng)可逆相变可逆相变第49页/共67页第四十九页，共67页。13.为什么水的相图为什么水的相图(xin t)中液固平衡线

24、的斜率是负的；中液固平衡线的斜率是负的；而苯的相图而苯的相图(xin t)中液固平衡线的斜率是正的？中液固平衡线的斜率是正的？恒温恒温(hngwn)过程过程单元单元(dnyun)系，两相平衡系，两相平衡Vm(g)代代 ,设蒸气服从理设蒸气服从理想想气体状态方程气体状态方程,不随温度而不随温度而变化。变化。第50页/共67页第五十页，共67页。11.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用写出下列公式的适用(shyng)条件条件恒温过程恒温过程(guchng)，理想气体，理想气体恒压过程恒压过程(guchng)

25、可逆相变可逆相变第51页/共67页第五十一页，共67页。13.为什么水的相图为什么水的相图(xin t)中液固平衡线的斜率是负的；中液固平衡线的斜率是负的；而苯的相图而苯的相图(xin t)中液固平衡线的斜率是正的？中液固平衡线的斜率是正的？恒温恒温(hngwn)过程过程单元单元(dnyun)系，两相平衡系，两相平衡Vm(g)代代 ,设蒸气服从理设蒸气服从理想想气体状态方程气体状态方程,不随温度而不随温度而变化。变化。第52页/共67页第五十二页，共67页。14.试述能斯特热定理试述能斯特热定理 。15.试述由西蒙修正的能斯特热定理试述由西蒙修正的能斯特热定理 。16.在什么在什么(shn m

26、e)条件下可对克希霍夫方程条件下可对克希霍夫方程 进行积分求任意温度下进行积分求任意温度下的的 。当温度趋于当温度趋于0K时，凝聚系时，凝聚系统中恒温统中恒温(hngwn)过程的熵变趋于零过程的熵变趋于零 当温度当温度(wnd)趋于趋于0K，系统中仅涉及处于内部平衡的纯物质时，系统中仅涉及处于内部平衡的纯物质时，则恒温过程的熵变趋于零则恒温过程的熵变趋于零 在积分的温度范围内，没有相变在积分的温度范围内，没有相变化化第53页/共67页第五十三页，共67页。17.作为平衡作为平衡(pnghng)判据的适用条件是判据的适用条件是 。18.作为平衡作为平衡(pnghng)判据的适用条件是判据的适用条

27、件是 。恒温恒温(hngwn)、恒容，不做非体积功的系统、恒容，不做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积恒温、恒压，不做非体积(tj)功的系统功的系统第54页/共67页第五十四页，共67页。例例.初态为初态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气的氮气(dn q)（可视（可视 为理想气体），经恒温可逆压缩至体积为理想气体），经恒温可逆压缩至体积1dm3，然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到10 dm3。试求全过程的。试求全过程的Q、W、。和和、第55页/共67页第五十五页，共67页。A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5

28、mol10dm3解：解：第56页/共67页第五十六页，共67页。例例.初态为初态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气（可视的氮气（可视 为理想气体），经恒温可逆压缩为理想气体），经恒温可逆压缩(y su)至体积至体积1dm3，然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到10 dm3。试求全过程的。试求全过程的Q、W、。和和、第57页/共67页第五十七页，共67页。17.作为平衡作为平衡(pnghng)判据的适用条件是判据的适用条件是 。18.作为平衡作为平衡(pnghng)判据的适用条件是判据的适用条件是 。恒温恒温(hngwn)、恒容，不做非体积功的系统

29、、恒容，不做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积恒温、恒压，不做非体积(tj)功的系统功的系统第58页/共67页第五十八页，共67页。例例.初态为初态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气（可视的氮气（可视 为理想气体），经恒温可逆压缩为理想气体），经恒温可逆压缩(y su)至体积至体积1dm3，然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到10 dm3。试求全过程的。试求全过程的Q、W、。和和、第59页/共67页第五十九页，共67页。A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：第60页/共67页第六十页，共67页。第61页/共67页第六十一页，共67页。A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：第62页/共67页第六十二页，共67页。第63页/共67页第六十三页，共67页。A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：第64页/共67页第六十四页，共67页。第65页/共67页第六十五页，共67页。第66页/共67页第六十六页，共67页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第67页/共67页第六十七页，共67页。