物理化学1-5章总结.doc

第一章 气体的PVT性质主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程pV = nRT 或 此式适用于理想气体或近似地适用于低压真实气体。2. 气体分压力定义 式中：pB为混合气体中任一组分B的分压力，组分B的摩尔分数yB= nB/n(总)，p为混合气体的总压力。此式适用于各种混合气体。3. 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下所产生压力的总和。 或式中：V为混合气体的总体积。此式适用于理想气体混合系统或近似地适用于低压真实气体混合系统。4. 阿马加分体积定律：理想气体混合物的总体积V等于各组分分体积之和。为理想气体混合物中任一组分 B 的分体积，即纯 B 单独存在于混合气体的温度、总压力条件下所占有的体积。其数学式：5. 压缩因子定义Z的单位为1，Z 的大小反映了真实气体对理想气体的偏差程度。理想气体 Z1。上式适用于在任一T，p下真实气体PVT关系的计算。6. 范德华方程a,b只与气体种类有关，与温度无关。此式适用于几个Mpa（几十个大气压，即中压）范围真实气体PVT的计算第二章 热力学第一定律主要公式及其使用条件1. 热力学第一定律的数学表达式 或 规定系统吸热为正，放热为负；系统得功为正，对环境（或外界）作功为负。式中U为热力学能（以前称为内能）。上式适用于封闭系统一切过程能量的衡算。2. 体积功（1） 定义式 或 上式适用于一切过程体积功的计算。（2）式中：p为系统的压力，为可逆过程的体积功。此式适用于封闭系统一切可逆过程体积功的计算。（3）此式适用于物质的量n恒定的理想气体恒压变温过程。（4）此式适用于封闭系统恒外压过程。（5）此式适用一定量的理想气体恒温可逆过程。（6）式中为过程前后气体物质的量的增量。此式适用于液态或固态物质所占体积与气态物质所占体积相比较可以忽略不计，气体为理想气体，恒压、恒温化学反应过程或相变过程。（7）此式适用于n,CV, m恒定，理想气体绝热过程，不论过程是否可逆皆适用。3. 热力学能变（1）此式适用于n,CV, m恒定的理想气体，单纯p、V、T变化的一起过程；或者n、CV, m、V恒定的任意单相纯物质的变温过程。（2）此式适用于恒容、非体积功为零的封闭系统所进行的一切过程。4. 焓的定义5. 焓变（1） 式中：，即系统p与V乘积的增量，只有恒压过程的在数值上才等于过程的体积功。此式适用于封闭系统的一切过程。（2） 此式适用于n,Cp, m恒定的理想气体, 单纯p、V、T变化的一起过程；或者n、Cp, m、p恒定的任意单相纯物质的变温过程。（3）此式适用于恒压、非体积功为零的封闭系统所进行的一切过程。5 反应进度的定义 或 式中：或为化学反应式中，任一物质B的物质的量之增量；为B的计量系数。的单位为mol。6. 标准摩尔反应焓式中：分别代表参加反应的任一物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓，表示B物质的相态。此式适用于参加反应各物质均处于温度T、压力为100kPa各自的标准状态下，按反应计量式进行1mol 反应进度时焓差的计算。7. 基希霍夫公式 式中：，为反应进度等于1mol时，产物摩尔定压热容之和减去反应物摩尔定压热容之和的差值。在T1T2的范围内，参加反应各物质的种类和相态皆不发声变化，已知T1时的标准反应焓和反应的，即可由上式计算该反应在任一温度T时的标准摩尔反应焓。8 化学反应的恒压摩尔反应热与恒容摩尔反应热之间的关系式中：为反应进度等于1mol时，化学反应式中气态物质计量系数的代数和。此式只适用于由同一始态分别经恒温恒压和恒温恒容反应，达到仅P、V不同的末态过程，而且参加化学反应的气体为理想气体。9 理想气体可逆绝热过程方程适用于理想气体、n一定、等于常数、可逆绝热过程始末态之间PVT变化的计算。10. 节流膨胀系数的定义称为焦耳-汤姆逊系数。流体（气体或液体）的节流膨胀过程为绝热恒焓的不可逆过程，此式适用于多孔塞（或节流阀）两侧较远处的流体达到稳定流动时的节流膨胀过程。第三章 热力学第二定律三主要公式及其使用条件1. 热机效率式中：Q1及Q2分别为工作物质在循环过程中从高温热源T1所吸收的热量和向低温热源T2所放出的热量。W为在循环过程中热机对环境所作的功。此式适用于在两个不同温度的热源之间所进行的一切可逆循环。2. 任意可逆循环的热温商之和为零。不论是何种工作物质以及在循环过程中发生何种变化，在指定的高、低温热源之间，一切可逆循环的热温商之和必等于零，一切不可逆循环的热温商之和必小于零。3. 熵的定义式为系统与环境交换的可逆热；T为系统的温度。此式适用于一切可逆过程熵变的计算。4. 克劳修斯不等式5. 熵判据此式适用于隔离系统。只有隔离系统的总熵变才可作为过程自动进行与平衡的判据。在隔离系统一切可能自动进行的过程必然是向着熵增大的方向进行，决不可能发生熵减小的过程，这又被称为熵增原理。6.熵变计算的主要公式对于一切封闭系统，一切可逆过程的熵变计算式，皆可由上式导出。(1)这三个公式是计算理想气体pVT变化过程熵变的通式。适用于封闭系统、理想气体、CV,M=常数、只有PVT变化的一切过程。 （2） 此式适用于物理的量n一定的理想气体、恒温过程或始、末态温度相等的过程。（3）此式适用于物理的量n一定的任意物质、恒压过程或始、末态压力相等的过程。（4）此式适用于物理的量n一定的任意物质、恒容过程或始、末态体积相等的过程。（5）S(相变)H(相变)/T(相变)式中H(相变)又成为可逆相变热。此式适用于恒温、恒压的可逆相变过程。（6）环境的熵变式中：Q(amb)和Q(sys)分别为环境的可逆热和系统与环境实际交换的热，T式视环境为很大恒温热源时的环境温度.7. 热力学第三定律的说法 在0K时，纯物质完美晶体的熵值为零，即S*(0K、完美晶体)=0 式中符号*表示纯物质。8. 标准摩尔反应熵（1）式中：vB为化学反应式中任一物质的计量系数，对产物取正值，对反应物取负值；是在298.15K时，参加反应的任一物质B的标准摩尔熵；是在反应温度为298.15K时，参加反应的各物质均处于纯态（气体为纯理想气体）和标准压力，反应进行1mol反应进度时的熵变。（2）式中：，此式中B为参加反应的任一物质，为B物质的相态。上式适用于任意温度T时标准反应摩尔熵的计算。9. 亥姆霍兹函数的定义10. 吉布斯函数的定义11. 亥姆霍兹函数与吉布斯函数判据 条件：恒温、恒容、非体积功为零 条件：恒温、恒压、非体积功为零12. 此式适用于封闭系统，恒温可逆过程。13. 此式适用于封闭系统，恒温、恒压可逆过程。14. 热力学基本方程dU = TdS - pdVdH = TdS + VdpdA = - SdT - pdVdG = - SdT + Vdp以上四式适用于一定量的单相纯物质只有pVT变化的一切过程；或者是组成恒定的封闭系统从一个平衡态变到另一个平衡态的过程。15. 麦克斯韦关系式以上四式使用条件同热力学基本方程。对于很和系统，则要求系统的组成恒定，式中的V和S分别为系统的总体积和总的规定熵。第四章 多组分系统热力学1. 偏摩尔量的定义式式中：X代表V、U、H、S、G、A等具有广度性质的状态函数，nCB 表示除B外系统内所有其它的物质的量皆保持不变。2. 化学势的定义式混合物中物质B的化学势就是该物质的偏摩尔吉布斯函数。即在温度、压力、组成恒定的条件下，系统的吉布斯函数G随B的物质的量的变化率。3. 理想气体的化学势(1) 纯理想气体的化学势式中：为纯理想气体在温度T，下的化学势，称为标准化学势，对于指定理想气体，它只是温度的函数。(2) 理想气体混合物中任一组分B的化学势式中：为纯理想气体B在温度T，下的化学势，称为B的标准化学势；为混合气体中B气体的分压力。4. 化学势判据上式中表示每一个相各种物质化学势的变化求和之后，再对各个相化学势的变化求和。在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，才能对上式判断相变化或化学变化的方向和限度。5. 拉乌尔定律式中，是与溶液在同一温度下纯A液体的饱和蒸气压。此式适用于理想液态混合物中的任一组分或理想稀溶液中的溶剂A。6. 亨利定律式中为溶液的组成用摩尔分数x表示时溶液B的亨利系数，其值与溶质、溶剂的性质及温度有关。亨利定律也可以cB、bB等表示，但相应的亨利系数的大小和单位皆不相同。此式只适用于理想稀溶液中的溶质。7理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式在理想液态混合物的温度下，的纯B（l）的状态定为B的标准态，相应的化学势称为B的标准化学势。8理想稀溶液化学势的表示式（1）溶剂A温度为T，下，纯A（l）的状态定为溶剂的标准态。（2）溶质B同一溶质B在温度为T，下，用不同的组成表示化学势时，标准状态不同，不同，但为定值。9. 稀溶液的依数性（1）蒸气压降低式中为溶质B的摩尔分数。此式适用于只有A和B两个组分形成的理想液态混合物或稀溶液中的溶剂。（2）凝固点降低式中，称为溶剂A的凝固点降低常数，它只与溶剂A的性质有关。此式适用于稀溶液且凝固时析出的为纯A(s)，即无固溶体生成。（3）沸点升高式中，称为溶剂A的沸点升高常数，它只与溶剂A的性质有关。此式适用于溶质不挥发的稀溶液。（4）渗透压此式称为范特霍夫渗透压公式，适用于在一定温度下，稀溶液与纯溶剂之间达到渗透压平衡时溶液的渗透压及溶质的物质的量浓度的计算。10. 真实液态混合物中任一组分B浓度及活度系数的定义在常压下，在常压下，气体为理想气体时，可采用下式计算真实液态混合物中任一组分B的活度及活度系数，即，11. 真实溶液的活度、活度系数（1）溶剂A（同10），（2）溶质B（a）组成用表示，；（b）组成用表示，；（c）组成用表示，纯B（l）为标准态；12. 分配定律此式适用于常压下的稀溶液两相平衡，并要求溶质B在两相中具有相同的分子形式。第五章 化学平衡1. 摩尔反应吉布斯函数变式中：表示在T，p及反应系统组成恒定的条件下，反应系统的吉布斯函数随反应进度的变化率。此式适用于恒温、恒压及组成恒定的化学反应，当反应进度时，反应系数的吉布斯函数变的计算。2. 理想气体反应的标准平衡常数定义 或 式中：称为标准平衡常数；为指定温度T的标准状态下，反应进行1mol反应进度时的吉布斯函数变，称为标准摩尔反应吉布斯函数变。此式适用于理想气体或低压气体恒温反应的与的相互换算。3. 化学反应的等温方程 ，其中，此式适用于理想气体、恒温、恒压及组成恒定，反应进度为1mol时吉布斯函数变的计算。若