物理化学公式集
热力学第一定律 功:δW=δWe+δWf
(1)膨胀功 δWe=p外dV 膨胀功为正,压缩功为负。 (2)非膨胀功δWf=xdy
非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW(机械功)=fdL,δW(电功)=EdQ,δW(表面功)=rdA。 热 Q:体系吸热为正,放热为负。
热力学第一定律: △U=Q—W 焓 H=U+pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容 C=δQ/dT
(1)等压热容:Cp=δQp/dT= (?H/?T)p (2)等容热容:Cv=δQv/dT= (?U/?T)v 常温下单原子分子:Cv,m=Cv,mt=3R/2 常温下双原子分子:Cv,m=Cv,mt+Cv,mr=5R/2 等压热容与等容热容之差:
(1)任意体系 Cp —Cv=[p+(?U/?V)T](?V/?T)p (2)理想气体 Cp —Cv=nR 理想气体绝热可逆过程方程:
pVγ=常数 TVγ-1=常数 p1-γTγ=常数 γ=Cp/ Cv 理想气体绝热功:W=Cv(T1—T2)=(p1V1—p2V2) 理想气体多方可逆过程:W=(T1—T2) 热机效率:η= 冷冻系数:β=-Q1/W
可逆制冷机冷冻系数:β= 焦汤系数: μJ-T==- 实际气体的ΔH和ΔU: ΔU=+ ΔH=+
化学反应的等压热效应与等容热效应的关系:Qp=QV+ΔnRT 当反应进度 ξ=1mol时, ΔrHm=ΔrUm+RT 化学反应热效应与温度的关系: 热力学第二定律 Clausius不等式:
熵函数的定义:dS=δQR/T Boltzman熵定理:S=klnΩ Helmbolz自由能定义:F=U—TS Gibbs自由能定义:G=H-TS 热力学基本公式:
(1)组成恒定、不作非膨胀功的封闭体系的热力学基本方程: dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dF=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp (2)Maxwell关系: = =-
(3)热容与T、S、p、V的关系: CV=T Cp=T
Gibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式 =- 单组分体系的两相平衡:
(1)Clapeyron方程式:= 式中x代表vap,fus,sub。 (2)Clausius-Clapeyron方程式(两相平衡中一相为气相):=
(3)外压对蒸汽压的影响: pg是在惰性气体存在总压为pe时的饱和蒸汽压。 吉不斯-杜亥姆公式:SdT-Vdp+=0 dU=TdS-pdV+ dH=TdS+Vdp+ dF=-SdT-pdV+ dG=-SdT+Vdp+
在等温过程中,一个封闭体系所能做的最大功等于其Helmbolz自由能的减少。等温等压下,一个封闭体系所能做的最大非膨胀功等于其Gibbs自由能的减少。 统计热力学
波兹曼公式:S=klnΩ
一种分布的微观状态数:定位体系:ti=N! 非定位体系:ti= 波兹曼分布:= 在A、B两个能级上粒子数之比: =
波色-爱因斯坦统计:Ni= 费米-狄拉克统计:Ni= 分子配分函数定义:q= -i为能级能量 q= -i为量子态能量 分子配分函数的分离:q=qnqeqtqrqv 能级能量公式:平动:εt= 转动:εr= 振动:εv=
分子配分函数表达式:平动:当所有的平动能级几乎都可被分子到达时 一维:qt= 二维:qt=A 三维:qt= 转动:线性qr== = 为转动特征温度 非线性qr=
振动:双原子分子qV== = 为振动特征温度 多原子线性:qV= 多原子非线性:qV=