物理化学第三章

§3化学势两种或两种以上的物质均匀混合，而且彼此呈分子（或原子，离子）状态分布者称为溶液。区分：溶质/溶剂溶液不能区分；混合物或理想溶液气态液态固：首饰（Au/Ag）18K，24K

有机溶液，水溶液液态（体）溶液电解质，非电解质

...多组分系统组成的表示物质B的摩尔分数xB（气体混合物常用yB）摩尔数也称为物质的量问题：物质B的摩尔分数xB的量纲或者单位分析？混合物溶液3溶质B的质量摩尔浓度bB(mB)2B的浓度或B的物质的量浓度CB在本书中因为mB又表示其质量，用bB为好例:急诊室500ml5%的葡萄糖水溶液,如何配?4B的质量分数WB问题:生理盐水的组成?方法1,30g,(30g/5%-30g)H2O;取500ml方法2,ρ(T),定容53度v/V，2011年1700~1800元试证明MA为溶剂A的摩尔质量（分子量），kg/mol。已知：1上下同时除以mA,其中nA=mA/MA2上下同时乘以MA§3.1偏摩尔量XB问题：常温常压下，250ml一杯水与等体积的乙醇混合，是否得到500ml乙醇水溶液？答案：实验结果是否定的。多组分系统的广延（广度）量（例如V，G等）的加和，并非各组分单独存在时相应值的简单相加。解决此问题需要引入：偏摩尔量XB偏摩尔量XB解读：T，P一定，在足够大的系统中，保持其它组分的量不变，加入1molB时，不足以改变系统浓度变化的情况下，所引起系统X的变化。或者是在有限量的系统中，加入非常小的量dnB,也可以认为没有引起系统浓度改变，此时引起的dX与dnB的比值。两个基本公式具体到体积V例如：酒,主要是H2O和CH3CH2OH(ethanol),酒WEtOH96%14.6150.0156%17.6156.58例:在292.15K,时,某酒窖中存有10.0m3的96%(质量百分数)酒,今欲加水调制为含乙醇56%的酒,问⑴应加多少体积的水;⑵能得到多少m356%的酒,已知

提示：题中不变的是乙醇题解：常识：H2O,MH2O=18.016×10-3kg/molEthanol,Me=46.068×10-3kg/molmB=nB×MB,,96%=(ne×Me)/(nH2O×MH2O+ne×Me)ne=1.68×105mol,nH2O=1.79×104mol利用56%(WB),可以计算出需要加入nH2O=3.19×104mol.总体积仍不能简单相加。习题：P90，3-2§3.2化学势及多组分系统热力学基本方程化学势的定义均相，组成可变的多组分系统均相，组成可变的多组分系统G=U+PV-TSdU中，第一项为T，第二项为-P比较不同方法推导出的dU对于H，A，均可以进行类似的推导注意下标的差异重点是G：比较多相，组成可变的多组分系统均相，组成可变的多组分系统α相的括号也可以不用；达到某状态，注意Wf=0化学势判据及其在相平衡中的应用T，P一定，Wf=0，=0，可逆过程或者已达平衡＜0，不可逆，自动（发）进行。问题：＞0，过程性质？或者反应进行方向？非自发，或者不能进行，或者反向自动进行化学势（判据）的应用之一

在相平衡中的应用设系统存在α和β两相，例如冰(H2O(s))和水(H2O(l))关系式判据结论:化学势像水位(势)一样,水流从高到低自发§3.3气体物质的化学势

纯理想气体右边第一项只与温度有关,因为已指定了压力.做适当的简化理想气体混合物yB为其摩尔分数真实气体的化学势及逸度

纯真实气体B纯理想气体Bf称为逸度,γ称为逸度因子,可以简写为真实气体混合物某一组分B为在温度T,组分B单独存在时且压力等于混合气体总压时的逸度.简写成yB为真实气体混合物某一组分B的摩尔分数.对比理想气体真实气体纯混合物纯混合物对于理想气体,公式右边第一项只与T有关.公式右边第一项即受压力的影响也受温度的影响.化学势与洗衣晾晒比较衣物上的水/衣物上水蒸气/空气中的水蒸气§3.4+§3.5溶液中物质的化学势(拉乌尔)Raoult’sLaw(1887年):定T下,在稀薄溶液中,溶剂A的蒸气压PA,等于同温下,纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数xARaoult’sLaw适用于非电解质的稀薄溶液.问题:很淡的盐水系统,Raoult’sLaw是否适用?理想液体（态）混合物定义:在一定的T,P下,液态混合物中任意组分B在全部浓度范围内都遵守拉乌尔定律.混合理想气体中液体混合物中是T,P时,纯液体B的化学势.理想液体混合物的液气平衡以最简单的二组分(A+B)系统为例.小问题:xA+xB=？为什么？蒸气总压与液相组成的关系气相组成与液相组成的关系亨利定律(亨利)Henry’sLaw(1803):T,P一定,达到平衡时,气体在液体里的溶解度和气体的平衡分压成正比.应该注意,气体在液体里的分子状态应该相同.定律不适用问题:对于CO2气体在H2O的溶解,定律是否适用?也可以是其它比例或者系数,例如kg(气体溶质)/kg(液体溶剂)提示:…..只有在水溶液中仍为CO2的那部分与气相CO2达到平衡时,可以使用Henry’sLaw现场配制的杯装碳酸饮料的一般制作流程武汉市的自来水质量应该有保证.含气饮料灌装设备潜水减压病潜水员在下潜到较深的水下时，较大的压力会将其肺部空气中的氮气压入其血液和组织中。当潜水员快速减压上浮时，迅速降低的周围压力会使血液及组织中的氮气形成气泡，这些气泡还可能因内部压强过大而爆裂，使潜水员出现皮疹、关节痛甚至死亡，这就是减压病。减压病严重限制了潜水员在水下停留的时间，例如在３０米深的水下，潜水员的安全时间仅有２０分钟。对策:提高氧浓度;用氦(溶解更少)代替氮;减少气泡:包括预备运动或者药物.P=101325Pa(PN278%),有一个比例或者亨利系数.约为1.39×10-5kg(N2)/kg(血液).必须考虑60m的水压；水柱高度与Pa的换算。暂不考虑温度对系数的影响。即在体温时仍近似用上面的系数。另外，PV=nRT的应用；P=101.325KPa不要忘了水面上的压力.或者直接计算压力增加值;因为必须考虑常压时N2的残留即溶解。压力增大，N2溶解增加。思考题：下潜到60m的水下，体内血管气泡？习题：P101，3-14经济舱综合症深静脉血栓形成（ＤＶＴ（deepveinthrombosis））又叫“经济舱综合症（ＥＣＳ（Economiccabinsyndrome））“经济舱综合症”是指乘坐飞机经济舱的乘客长时间坐在狭小的座位上不动，导致双下肢静脉血液回流减慢，血液淤滞，从而使下肢静脉血液发生凝固形成血栓。在下飞机活动后，血栓脱落，随血流经右心室到达肺动脉并在此形成栓塞，引起肺梗塞，使肺脏血氧交换困难，引起呼吸困难、胸痛、咯血等。头等舱、短程班机和长途巴士的乘客，甚至是卡车司机都可能患经济舱综合症。旅行相关血栓形成是比较贴切的名字。研究结果显示，这是普遍的旅行问题。首先，要在飞行中尽量多活动，即使不便离开座位，也要尽量活动脚趾，让血液流通。其次，要多喝水和不含酒精的饮料，少喝酒。其次：上网；钓鱼；打牌时也要避免患经济舱综合症神舟七号飞船，2008年9月25日晚2008年9月27日翟志刚出舱活动这是中国人首次漫步太空16:16轨道舱第一次泄压完毕，舱内气压由1个标准大气压降至70千帕。

16:27轨道舱第二次泄压，气压降至2千帕，满足出舱条件。航天服内压力为40千帕。17:01航天员关闭轨道舱舱门，完成太空行走。

17:04翟志刚报告：“轨道舱关闭舱门，正在检漏，完毕。”

17:11轨道舱复压阀打开，舱内压力正在恢复。

17:26神七轨道舱压力恢复至40千帕，这相当于地球上海拔7000米高度的气压。

17:49航天员脱掉舱外航天服。

18:07轨道舱恢复至与返回舱同样压力，返回舱舱门打开，三名航天员胜利会师。

蒸气压容器，引入溶液，抽真空去掉原气相。溶液中的部分物质必然进入气相，T一定，最后达到g/l平衡。T一定，溶液中某组分在处于气液平衡状态时在气相中的分压称为该组分的平衡分压。如果是纯液体，则称为该液体物质在温度T时的饱和蒸气压。水的饱和蒸气压1227.8Pa2337.8Pa4242.8Pa相对湿度(relativehumidity)RH(%)20℃,空气中的PH2O为1568.9PaRH=(1568.9/2337.8)×100%=67.110%问题:相对湿度的可能的最大值与最小值分别是?饱和蒸气压的测量备忘录南京工学院的RAR文件在<物理化学实验CAI>的附件中,“静态法测量液体的饱和蒸气压”.有实验仪器及其动态操作演示.上课前应该在多媒体电脑中装RAR解压软件.国际工商学院可以找山海.关于冷风扇2002年在武汉市场上曾经“火”过一次.结构：普通风扇加个可盛放水或者冰的盒子。原理：相变吸热，包括水蒸发、冰融化。另外冰水升温。题目：35℃的房间，面积15m2，3m高。如果达到RH100%，用水蒸发吸热，计算最低可以降温的幅度。武汉市的空气RH一般不小于30%。可获得加分的题。有实际意义的新题目。提示：10~35℃的相变焓；空气的组成及热容；RH值；房间V；PV=nRT等。§3.8不挥发性溶质理想稀薄溶液的依数性定义在一定T,P下,溶剂和溶质分别服从拉乌尔定律和亨利定律的稀薄溶液称为理想稀（薄）溶液.最简单的体系,溶剂A和溶质B理想液体混合物理想稀薄溶液问题:当溶质B为非挥发性物质时,p与pA的关系是什么?理想稀薄溶液中溶剂和溶质的化学势溶剂A的化学势溶质的化学势b=1molkg-1c=1moldm-3溶质的各种化学势中，右边第一项是否相等？为什么？理想稀薄溶液的依数性一.溶剂的蒸气压降低最简单的情况,A为溶剂;B为非挥发性的非电解质.二.凝固点降低度纯液体的凝固点是指一定压力下,液相和固相平衡共存时的温度.

溶液的凝固点是指一定压力下,溶液与它组分构成时的固相平衡共存时的温度,只有当溶液与纯溶剂的固相平衡共存时,溶液的凝固点才降低.问:糖水的凝固点是否一定比纯水的凝固点低?答:不一定,若析出的固体是糖,则糖水的凝固点可以较高(盐水也一样,盐水:岩盐,海盐)质量分数用W表示.常数只与溶剂的种类有关,是溶剂的特性.一般情况下,kf较小,但是也有例外在测试新产品的性质时,一般用樟脑作为析出的固体,因为,樟脑的较大,其例:设某一新合成的有机化合物(X),其中含

,其余为氧,今将该化合物溶于樟脑的,凝固点比纯樟脑降低了15.3K,求及其化学式,樟脑:解:问题：水加点糖后,其物理性