中国科学技术大学物理化学考研笔记(4)

中国科学技术大学 /2007-11-15

    DvHm:摩尔气化热;

    Tb:正常沸点,即压力为Py下物质的沸点。

    (3) Py下升华过程: DSSm = DSHm / T

    DSHm:摩尔升化热;

    T:固、气可逆相变时的平衡温度。

    n 同一物质: S气 > S液 > S固

    §6、熵的物理意义

    n 物理意义—— 熵是体系分子混乱程度(无序度)的度量。

    n 体系的熵与热力学概率的关系:

    S = kB ln W (单位:J/K)

    §7、功函和自由能

    n 恒温可逆功(即体系能作的最大功) 等于体系功函的减少量:

    ( Wmax ) T = F1-F2 = -∆F, ( Wr ) T = F1-F2 = -∆F

    n 恒温恒容下,体系所作的最大有用功(可逆功)等于其功

    函的减少:

    ( Wf,max )T,V = -∆F, ( Wr,max )T,V = -∆F

    n 恒温恒压下,体系所作的最大有用功(可逆功)等于其自由能的减少。

    ( Wf, max )T, P =-DG, ( Wr, f ) T, P = -DG

    n G º F + PV 叫作“自由能”或“吉布斯自由能”。

    过程的方向性判断

    n 等温等容不可逆过程体系的有用功小于体系功函的减少

    (Wir, f ) T, V < -DF

    n 等温等压不可逆过程体系的有用功小于体系自由能的减少

    (Wir, f )T, P < -DG

    n 孤立体系的自发过程(Wf =0),其熵总是增大

    (DS)U, V ³ 0 (Wf = 0)

    n 非孤立体系: DS体 + DS环 ³ 0

    n 等温等容体系: (DF )T, V, W f = 0 £ 0

    n 等温等压体系: (DG )T, P, W f = 0 £ 0

    §8、热力学函数间的重要关系式

    一、热力学函数之间的关系

    二、热力学第一、第二定律的基本公式

    dU = TdS-PdV …(1)

    dH = TdS + VdP …(2)

    dF =-SdT-P dV …(3)

    dG =-SdT + VdP …(4)

    n 上述基本公式可用于封闭、无非体积功(Wf =0)、体 系组成平衡(组成不变或仅发生可逆变化)的体系;

    n 微分形式适合于平衡可逆过程,积分结果适合于始、 终态相同的可逆或不可逆过程。

    三、特性函数

    n 由基本公式

    n dG =-SdT + VdP Þ 特性函数: G(T,P);

    n dH = TdS + VdP Þ 特性函数:H(S,P);

    n dU = TdS - PdV Þ 特性函数:U(S,V);

    n dF =-SdT-PdV Þ 特性函数:F(T,V)。

    n 其特性是:

    u 若已知某特性函数的函数解析式,则其它热力学函数也可(通过基本公式)简单求得。

    例如,若已知:G = G(T,P)

    则由: dG =-SdT + VdP

    S =-(G/T)P; V = (G/P)T

    H = G + TS = G - T(G/T)P

    U = H-PV = G -T(G/T)P-P(G/P)T

    F = G-PV = G-P(G/P)T

    n 相应地,若已知 F(V,T)、H(S,P)、U(S,V)的表达式,其它状态函数也求得。

    n 在无非体积功(Wf = 0)下,过程自发性的特性函数判据:

    (dG)T,P,Wf = 0 £ 0

    (dF)T,V, Wf = 0 £ 0

    (dU)S,V, Wf = 0 £ 0

    (dH)S,P, Wf = 0 £ 0

    (dS)U,V, Wf = 0 ³ 0

    (dS)H,P, Wf = 0 ³ 0

    (“ = ”可逆,“不等号”自发)

    四、麦克斯韦关系式

    dG =-SdT + VdP Þ -(S /P)T = (V /T)P

    dF =-SdT-PdV Þ (S/V)T = (P/T)V

    dH = TdS + VdP Þ (T/P)S = (V/S)P

    dU = TdS-PdV Þ (T/V)S = -(P/S)V

    n 上述四式为简单(均匀)体系平衡时的麦克斯韦关系式。

    n 上述关系式不用死记,可由基本公式推得!

    n 由此得到熵函数与其它热力学函数的微商关系:

    n 恒压测定 (S/P)T = -(V/T)P ;

    (S/T)P= Cp /T

    n 恒容测定 (S/V)T = (P/T)V ;

    (S/T)V= Cv /T

    n 恒熵(绝热可逆) 测定


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