函数.
状态仍能不随时间而变化.
▲状态数的特点
•力平衡:在系统内不存在刚性壁
(1)状态函数是系统的单值函数; 时,各处压力相等;
(2)只取决于系统当时的状态而
p1=p2=p3=……
与其历史无关;
• 热平衡:在系统内部不存在绝热
(3)状态函数的变化值只取决于 壁时,各处温度相等;
系统变化的始末态,而与变化
其中： ① ②是本课程要研究的两个基本问题。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
4
◆物理化学的研究内容
① 在指定条件下，某化学反应是否能够自动发生？ 向什么方向发生？ 能进行到什么程度？ 能量变化的关系如何？
②在指定条件下，某化学反应速率如何？ 反应机理？ 外界条件的影响及控制？
③研究具有特殊性能的新材料或新物质，如耐磨、耐高温、 耐腐蚀性等。
始末态有关,与变化途径无关;
(2)循环过程,绝热过程.
A地
C地
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
16
●常见的特定过程 （一）定温过程 系统状态变化时，温度始终不变，且等于环 境温度：T(系)= T (环)=常数 ——如仅是系统的始态温度等于终态温度且等于环境温度，但 具体变化过程中并非为常数，则此过程称等温过程 ——一般将“恒”、“等”、“定”字等同看待 （二）定压过程 p(系)= p(环)=常数
•说明:
W pedV
---符号规定: 系统向环境放热,Q<0; 系统从环境吸热,Q>0.
---热是途径函数,只存在交
pe 0 W 0 dV 0 W 0 恒外压 W pe (V2 V1)
换过程中(不要写成ΔQ). ---微小过程的热用Q表示.
＊坚持课前预习，提高课堂学习的针对性和效 率，尽快适应多媒体教学的特点。
＊坚持课后归纳总结，及时并独立地完成习题， 加深对概念的理解，培养运用理论分析和解决 问题的能力。
＊重视实验环节，培养理论联系实际的能力和 实验操作技能。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
10
参考资料
1. 傅献彩 等编著，《物理化学》（上,下）（第四版），高 等教育出版社
T´1=298K
V´1=12.23dm3
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
21
(a)气体向真空膨胀(也称自由膨胀)，即p(环)=0下的气体膨胀过程，
(b)定温W下a反抗VV1恒2 定p环环d境V压力0 膨胀
Wb p环(V2 V1 ) [50663 Pa (48.90 24.45) 10 3 m3 ]
结论： 功是途径函数
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
22
7. 可逆过程及可逆体积功的计算 7.1 功与过程
恒外压膨胀W2
多次恒外压膨胀W3
无限多次恒外压膨胀W4
恒外压压缩W2
2019/6/5
多次恒外压压缩W3
物理化学多媒体讲义
无限多次恒外压压缩W4
23
不同途径 P1V1 1，2，3，4 P2V2
隔离系统 无
无
封闭系统 有
无
敞开系统 有
有
说明:(1)广度性质的摩尔量 是强度性质(如：摩尔体积); (2)系统内广度性质除以系统 内物质的量就变为强度性质.
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
13
例．在一个绝热容器中盛有水，水中浸有电热丝，通电加热， 如将下列不同对象看作是系统，则分别为何种系统？
简言之，物理化学就是以物理方法研究化 学问题。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
2
提问：为什么可以通过物理的方法来研究化学问题？
C O2 CO2
光、热
Zn CuSO4 ZnSO4 Cu
电
有机物 紫外光 CO2＋N2＋H2O＋···
NaCl＋H2O 电 NaOH＋H2＋Cl2
2. 天津大学物理化学教研室 编著，《物理化学》（上、下） （第四版），高等教育出版社
3.《物理化学解题指导》李文斌 编，天津大学出版社 4. 胡英 等编著，《物理化学》（上,中，下）（第四版），高
等教育出版社 5. 《化学哲学基础》中国自然辩证研究会化学化工专业组编，
科学出版社 6.傅鹰，化学热力学导论，高等教育出版社
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
8
物理化学学习的方法与要求
物理化学学习方法
比较法 理论模型化方法 辩证逻辑方法 形式逻辑方法（归纳和演绎） 严密的逻辑推理与数学处理相结合的方法
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
9
关于学习方法的具体建议
＊认真复习和本课程相关的基础知识，如高 等数学、概率论、大学物理及有关的化学基础 课。
50.663kPa的恒定p‘(环)膨胀至终态。（补充）
解：
1molH2
p1=101.325kPa T1=298K V1=24.45dm3
(a) (b)
1molH2 p2=50.663kPa T2=298K V2=48.90dm3
定温定外压压缩
1molH2 p´=202.65kPa
定温定外压膨胀
(c)
①化学反应的方向和限度——化学热力学； N2+H2O→NH4NO2， C(石墨)→C(金刚石)
热力学第一定律和第二定律是化学热力学的基础。
②化学反应的速率与机理——化学动力学；
讨论化学反应速率的影响宏观和微观因素以及化学反应 经历的具体途径即反应机理问题。
③物质结构与性能之间的关系——结构化学与量子化学。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
11
第五章 热力学第一定律
§5-1引言
热力学的基础是热力学第一定律和第二定律；热力学在 化学过程及物理化学过程（电化学过程）上的应用形成了 化学热力学。
一、热力学研究的对象：研究各种形式能量相互转化规律 的一门科学，将热力学的基本原理用来研究化学现象以及 与化学现象有关的物理现象，称为化学热力学。
二、化学热力学主要解决两大问题： 1.化学过程中能量转化的衡算－－热力学第一定律; 2.判断化学反应的方向和限度－－热力学第二定律。
三、热力学的三个特点：1.研究物质的宏观性质;2.研究物质 的通性,而不是个别物质的个别性质;3.不考虑问题的细节
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
12
§5-2 热力学基本概念及术语
T1=T2=T3=……
途径无关;
•相平衡和化学平 衡.在系统内
(4)状态函数的微分是全微分
无相变和化学变化；
(∮dz=0);
μ1=μ2=μ3=……
(5)单组分均相封闭系统可以用两
个独立的变量描述系统的性质. Z=f(x,y); U=U(T,V); H=H(T,p)
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
15
δ W=－ pedV
1．自由膨胀
W1= 0
2．外压始终维持恒定
•说明: ---符号规定:
(不要写成dQ). 系统向环境做功,W<0;
—热的本质:系统与环境间因 环境向系统做功,W>0.
内部粒子无序运动强度不同 ---功的多种形式: 体积功W;
而交换的能量。
非体积功,W/. 请注意功和热的正负号！！
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
18
●关于体积功
——本质 机械功︱W ︱ =Fl
CaCO3 热 CO2＋CaO
一方面，一个化学过程始终伴随着物理现象的发生，比如热
效应、电流的产生、沉淀现象、气体放出、光效应等；
另一个方面，各种物理因素，如T、P和浓度的变化，包括光
照、电场的施加，往往能够引发或者影响化学反应的进行。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
3
◆物理化学的研究内容
客观现象 重现 科学实验 总结 定律 思维活动 假说
生产实践
通过大量实
验 来验证
在实践中应用并不断修正
物理化学研究的基本方法：
理论学说
理论方法： (1)归纳和演绎
(2)理想化和模型化方法
实验方法：物理方法和化学方法,更重要的是物理方法。 随着科技进步,物理方法在物理化学研究中更处于不可缺
少的地位.如:激光,荧光等.
1238 .7J (c)由定温定外压压缩与定温定外压膨胀两步构成，故
Wc p1' 环(V1' V1 ) p2 环(V2 V1' )
=61280.626J50 Pa12.23 24.4510 3 m3 50663 Pa 48.90 12.2310 3 m3
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
20
例5.1 1molH2由p1=101.325kPa、T1=298K分别经历以下三条不同 途径恒温变化到p2=50.663kPa，分别求三个途径中系统与环境交换 的W。
(a)从始态向真空膨胀到终态；
(b)反抗恒定环境压力p(环)=50.663kPa膨胀至终态；
(c)从始态被202.65kPa的恒定p(环)压缩至一中间态，然后再反抗
(1)以液态水为系统； (2)绝热箱中的所有水为系统； (3)以绝热 箱中的所有水和电热丝为系统； (4)以绝热箱中的水、电热丝 及外接电源为系统。
2019/6/5
物理化学多媒体讲义
14
3 状态及状态函数
4 热力学平衡态
▲系统所有性质的综合表现称 定义:
为系统的状态.
把处于某状态下的系统与环境
▲系统的热力学性质称为状态 之间的一切联系均被隔绝,它的
（三）定外压过程 系统状态改变时,环境压力恒定：p (环)=常数
特点：系统始态压力p1不等于p(环)，但终态压力p2等于p(环)。 （四）定容过程 状态变化时，系统的体积始终不变：dV(系)=0