华工材料物理化学复习重点.docx

1、华工材料物理化学复习重点物理化学复习要览（48学时）第二章 热力学第一定律一、重要概念 系统与环境，隔离系统，封闭系统，(敞开系统)，广延量(加和性：V，U，H，S，A，G)，强度量(摩尔量，T，p)，功，热，内能，焓，热容，状态与状态函数，平衡态，过程函数(Q，W)，可逆过程，节流过程，真空膨胀过程，标准态，标准反应焓，标准生成焓，标准燃烧焓二、重要公式与定义式1. 体积功：W= -p外dV2. 热力学第一定律： U = Q+W ， dU =Q +W 3焓的定义： H=U + pV4热容：定容摩尔热容 CV，m = Q V /dT = ( Um/ T )V 定压摩尔热容 Cp，m = Q p

2、 /dT = ( Hm/ T )P 理想气体：Cp，m- CV，m=R 5. 标准摩尔反应焓：由标准生成焓 fHB (T)或标准燃烧焓 c HB (T)计算 rHm= vB fHB (T) = - vB c HB (T)6. 基希霍夫公式(适用于相变和化学反应过程) rHm(T2)= rHm(T1)+ rCp，m dT 7. 恒压摩尔反应热与恒容摩尔反应热的关系式 Qp-QV = rHm(T) - rUm(T) = vB(g)RT 8. 理想气体的可逆绝热过程方程： p1V1= p2V2， p1V1/T1 = p2V2/T2 ， =Cp，m/CV，m 三、各种过程Q、W、 U、 H 的计算1解

3、题时可能要用到的内容(1) 对于气体，题目没有特别声明，一般可认为是理想气体，如N2，O2，H2等。 恒温过程dT=0， U= H=0， Q=W 非恒温过程， U = n CV，m T， H = n Cp，m T(2) 对于凝聚相，状态函数通常近似认为只与温度有关，而与压力或体积无关，即 U H= n Cp，m T2 恒压过程：p外=p=常数，无其他功W=0(1) W= -p外(V2-V1)， H = Qp =n Cp，m dT， U = H-(pV)，Q= U-W(2) 真空膨胀过程p外=0，W=0，Q= U 理想气体(Joule实验结果)：dT=0，W=0，Q= U=0， H=0(3) 恒

4、外压过程： 例1： 1mol 理想气体于27 、101325Pa状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ，则压力升到1013.25kPa。求整个过程的W、Q、 U及 H。已知该气体的CV，m 恒定为20.92J*mol-1*K-1。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T1=27, p1=101325Pa，V1)(T2=27, p2=p外=?，V2=?)(T3=97, p3=1013.25kPa，V3= V2) 首先计算功W，然后计算 U，再计算Q， H。3. 恒容过程 ：dV=0 W=0，QV U =n CV，mdT， H= U+V p 4绝热过程：Q=0

5、(1) 绝热可逆过程 W=-pdV = U =n CV，mdT ， H= U+ pV理想气体：p1V1= p2V2， p1V1/T1 = p2V2/T2(2) 绝热一般过程：由方程W =-p外dV = U = n CV，m dT 建立方程求解。5节流过程(等焓过程)： H=0，Q=0 焦耳-汤姆逊系数 J-T = ( T/p)H，理想气体J-T =0，实际气体J-T 06. 相变过程S()S()：(1) 可逆相变(正常相变或平衡相变)：在温度T对应的饱和蒸气压下的相变，如水在常压下的0 结冰或冰溶解，100 时的汽化或凝结等过程。 由温度T1下的相变焓计算另一温度下的相变焓T Hm(T2)=

6、Hm(T1)+ Cp，m dT (2) 不可逆相变：利用状态函数与路径无关的特点，根据题目所给的条件，设计成题目给定或根据常识知道的(比如水的正常相变点)若干个可逆过程，然后进行计算。 例2：水在 -5 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0 结冰的可逆相变过程，即 H2O(l，1 mol，-5 ，p) H2O(s，1 mol，-5，p) H2 H4 H2O(l，1 mol， 0，p H2O(s，1 mol，0，p)7化学过程：标准反应焓rHm的计算(1) 由298.15K时的标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓， rHmvBfHm(B) vBcHm(B)再利用基希霍夫公式计算另一

7、温度T时的标准反应焓。 注意：生成反应和燃烧反应的定义，以及标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓存在的联系。 例如 H2O(l)的生成焓与H2的燃烧焓，CO2 的生成焓与C(石墨)的燃烧焓数值等同。 (2)一般过程焓的计算：基本思想是(1)，再加上相变焓等。 第三章 热力学第二定律一、重要概念 卡诺循环，热机效率，熵，摩尔规定熵，标准熵，标准反应熵，亥姆霍兹函数，吉布斯函数二、主要公式与定义式 克劳修斯(R.Clausius) 不等式： SQr / T 3熵的定义式：dS = Qr / T 4亥姆霍兹(helmholtz)函数的定义式： A=U-TS5吉布斯(Gibbs)函数的定义式：G=H-TS，

8、G=A+pV6热力学第三定律：S*(0K，完美晶体)= 07过程方向的判据：(1) 恒T、恒p、W =0过程(最常用)：dG0，自发(不可逆)； S(隔离)=0，平衡(可逆)。(3) 恒T、恒V、W =0过程： dA 0故为不可逆过程。第四章 多组分系统热力学一、重要概念 混合物(各组分标准态相同)与溶液(分溶剂和溶质，标准态不同)， 组成表示：物质B的摩尔分数xB、质量分数wB、(物质的量)浓度cB、质量摩尔浓度bB，理想稀溶液，理想液态混合物，偏摩尔量(X/nB)T, p, nc，化学势B，稀溶液的依数性二、重要定理与公式1拉乌尔定律：稀溶液溶剂 pA = pA*xA 或 pA = pA*

9、 aA2亨利定律：稀溶液溶质 pB = k xB或pB = k aB3稀溶液的依数性：(1) 蒸气压下降： pA = pA* - pA = pA* xB (2) 凝固点降低： Tf =Kf bB，Kf 溶剂有关的凝固点降低常数(3) 沸点升高： Tb =Kb bB ，Kf 溶剂有关的沸点升高常数(4) 渗透压：在半透膜两边的平衡压力差 B = cBRT4. 化学势定义 =GB =( G/ nB)T，p，ncnB 理想气体的化学势 = +RTln(p/p )5过程方向判据：dT=0，dp=0，W=0时(1) 相变过程：自发过程方向 0。 (2) 化学反应：恒温恒压下自发过程方向 vBB 0，总压

10、p增大，K不变，Ky 减少，产物分压减少，反应朝反应物方向移动。 K= Ky (p/p) v(2) 惰性组分的影响：K= Kn (p/p nB) v ，相当于降低总压。(3) 反应物配比的影响：符合化学计量数之比时，产物在混合气的比例最大。三、典型的计算类型1标准摩尔反应吉布斯函数 rGm的计算(1)由标准生成吉布斯函数计算： rGm = B vB fGm，B (2)由 rHm 和 rSm 计算： rGm = rHm -T rSm(3)由平衡常数计算： rGm= -RT ln K (4)由相关反应计算：利用状态函数的加和性进行。(5)恒温恒压下， rGm = rGm +RTlnJp = RTln(Jp / K 0 即Jp K 时反应正向进行2平衡常数的计算(1)由 rGm计算：K =exp(- rGm/RT)(2)由平衡组成计算：K =JP(平衡)(3)由相关反应的平衡常数进行计算(4)由K (T1)计算K (T2)：利用等压方程。第六章 相平衡一、主要概念组分数，自由度，相图，相点，露点，泡点，共熔点，(连)结线，三相线，步冷(冷却)曲线，低共熔混合物(固相完全不互溶)二、