文档介绍：物理化学主要公式及使用条件
第一章气体的pVT关系
主要公式及使用条件
理想气体状态方程式
或
式中p,V,T及n单位分别为Pa,m3,K及mol。称为气体的摩尔体积,其单位为m3 · mol-1。 R= J · mol-1 · K-1,称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
气体混合物
组成
摩尔分数 yB (或xB) =
体积分数
式中为混合气体总的物质的量。表示在一定T,p下纯气体A的摩尔体积。为在一定T,p下混合之前各纯组分体积的总和。
摩尔质量
式中为混合气体的总质量,为混合气体总的物质的量。上述各式适用于任意的气体混合物。
(3)
式中pB为气体B,在混合的T,V条件下,单独存在时所产生的压力,称为B的分压力。为B气体在混合气体的T,p下,单独存在时所占的体积。
道尔顿定律
pB = yBp,
上式适用于任意气体。对于理想气体
阿马加分体积定律
此式只适用于理想气体。
范德华方程
式中的单位为Pa · m6 · mol-2,b的单位为m3 · mol-1,和皆为只与气体的种类有关的常数,称为范德华常数。
此式适用于最高压力为几个MPa的中压范围内实际气体p,V,T,n的相互计算。
维里方程
及
上式中的B,C,D,…..及B’,C’,D’….分别称为第二、第三、第四…维里系数,它们皆是与气体种类、温度有关的物理量。
适用的最高压力为1MPa至2MPa,高压下仍不能使用。
压缩因子的定义
Z的量纲为一。压缩因子图可用于查找在任意条件下实际气体的压缩因子。但计算结果常产生较大的误差,只适用于近似计算。
热力学第一定律
主要公式及使用条件
热力学第一定律的数学表示式
或
规定系统吸热为正,放热为负。系统得功为正,对环境作功为负。式中 pamb为环境的压力,W’为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。
焓的定义式
焓变
(1)
式中为乘积的增量,只有在恒压下在数值上等于体积功。
(2)
此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程,或真实气体的恒压变温过程,或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。
热力学能(又称内能)变
此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。
恒容热和恒压热
热容的定义式
(1)定压热容和定容热容
(2)摩尔定压热容和摩尔定容热容
上式分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压和恒容过程。
(3)质量定压热容(比定压热容)
式中m和M分别为物质的质量和摩尔质量。
(4)
此式只适用于理想气体。
(5)摩尔定压热容与温度的关系
式中, b, c及d对指定气体皆为常数。
(6)平均摩尔定压热容
摩尔蒸发焓与温度的关系
或
式中= (g) —(l),上式适用于恒压蒸发过程。
体积功
(1)定义式
或
(2) 适用于理想气体恒压过程。
(3) 适用于恒外压过程。
(4) 适用于理想气体恒温可逆过程。
(5) 适用于为常数的理想气体绝热过程。
9. 理想气体可逆绝热过程方程
上式中,称为热容比(以前称为绝热指数),适用于为常数,理想气体可逆绝热过程p,V,T的计算。
10. 反应进度
上式是用于反应开始时的反应进度为零的情况,,为反应前B的物质的量。为B的反应计量系数,其量纲为一。的量纲为mol。
11. 标准摩尔反应焓
式中及分别为相态为的物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于=1 mol,在标准状态下的反应。
12. 与温度的关系
式中,适用于恒压反应。
13. 节流膨胀系数的定义式
又称为焦耳-汤姆逊系数。
热力学第二定律
主要公式及使用条件
热机效率
式中和分别为工质在循环过程中从高温热源T1吸收的热量和向低温热源T2放出的热。W为在循环过程中热机中的工质对环境所作的功。此式适用于在任意两个不同温度的热源之间一切可逆循环过程。
卡诺定理的重要结论
任意可逆循环的热温商之和为零,不可逆循环的热温商之和必小于零。
熵的定义
克劳修斯不等式
熵判据
式中iso, sys和amb分别代表隔离系统、系统和环境。在隔离系统中,不可逆过程即自发过程。可逆,即系统内部及系统与环境之间皆处于平衡态。在隔离系统中,一切自动进行的过程,都是向熵增大的方向进行,这称之为熵增原理。此式只适用于隔离系统。
环境的熵变
7. 熵变计算的主要公式
对于封闭系统,一切的可逆过程的计算式,皆可由上式导出
(1)
上式只适用于封闭系统、理想气体、为常数,只有变化的一切过程
(2)
此式使用于n一定、理想气体、恒温过程或始末