物理化学总结
基本解释
Q:代表热,由于系统和环境之间存在温差而产生能量交换称为热。
这定义可证明绝热可逆过程中,Q=0.在物质相变时,温度虽然恒定,但系统还吸收或放出热量,这种热称为潜热。
显热是没有化学变化和相变的单纯升温降温过程系统吸收放出的热,由此可知在计算相变时会有过程I到II虽然温度不变
W:功是系统和环境之间能量交换的另一种形式。
物理化学中功分为体积功和非体积功,其中体积功专指系统反抗外压力导致△V而做的功,这时,系统消耗自身的能量,W=-P△V
恒压过程:W=-P△V
恒温过程:恒温自由膨胀中W=-nRTlnV2/V1
自由膨胀:W=0
U内能:一个系统内部的能量总和。
结合热力学第一定律:孤立系统的总能量不变可为其它量的计算建立联系。
物理化学中,△U=Q-W。
值得注意的是,如果系统的始,终态确定后,经过不同的途径完成,Q和W会有不同,但是△U不变,即Q-W的值不变。
△U=nC v,m(T2-T1)
H焓:焓是物体的一个热力学能状态函数H=U+PV(流动的内能+推动功),焓的变化值只取决于系统的始终态。
焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化。
定义式:H=U+PV
恒压下△U=Q
其它情况包括恒压下,△H=nC p,m(T2-T1)
热容
针对理想气体
理想气体 C p,m-C v,m=R 单原子C v,m =3/2*R C p,m=5/2*R
双原子C v,m =5/2*R C p,m=7/2*R
相变:气体的相是气相,液体的相是液相,相变又称物态变化。
特征:恒压恒温
可逆相变:Q=△H=M(相对分子质量)*△H(蒸发焓,融化焓,升华焓)
若告诉蒸发热,融化热,升华热则不用上述公式,直接用△H=Q
不可逆相变:过冷水结冰,不可以用△S=△H/T
热温商:Q/T
熵:△S状态函数,是反应体系的混乱程度,但是熵变只等于可逆过程的热温商,不可逆循环热温商代数和小于零。
恒温过程:△S=Q/T;Q=W=nRTlnV2/V1=nRTlnP1/P2 △S=nRlnV2/V1=nRlnP1/P2
恒压变温过程:△H=Q△S=Q/T=△H/T=nC p,m ln(T2/T1)
恒容变温过程:体积功为零,Q=U △S=nC v,m ln(T2/T)
PVT均改变设计分解为上述几个过程,熵是状态函数,只与始末状态有关
A:亥姆霍兹函数A=U-TS,A也为状态函数
恒温过程△A=△U-T△S=△G=-nRTlnV2/V1=-nRTlnP1/P2
G:吉布斯函数G=H-TS=U+PV-TS=A+PV
△G=△U+△(PV)-TS 恒温过程△G=△H-T△S
作用:判断恒温恒压且非体积功为零条件下,若系统发生不可逆过程则△G<0,且此时是自发的过程(不可逆);若过程可逆则△G=0,且系统处于平衡态
恒温过程,ΔH=△U=0;
《求解Q,H,U,A,G,W》
1.明确所研究的系统和相应的环境
2.问题的类型:
理想气体PVT变化
相变化
化学变化
3.过程的特征:
恒温可逆过程
△U=△H;Q=-W=nRTlnV2/V1
恒温
△H=△U=0,Q=W
非恒温过程
△U=nC v,m(T2-T1)
△H=nC p,m(T2-T1)
绝热可逆
Q=0
绝热
恒压
恒容
4.确定始终态
5.寻找合适的公式(难点)。