基于物理化学的热力学方法研究.docVIP

目 录 摘 要 1 关键词 1 1 前 言 1 2 循环法 2 2.1 概 述 2 2.2 应 用 3 2.3 意义及展望 19 3 特性函数法 19 3.1 概 述 19 3.2 简 介 20 3.3 应 用 24 3.3 作用及意义 31 4 变量变换法 31 4.1 概 述 31 4.2 Donkin定理法 32 4.3 Jacobi行列式法 35 4.4 Tobolsky法 40 4.5 作用及意义 45 5 标准状态法 45 5.1 概 述 45 5.2 应 用 46 5.3 特点小结 55 5.4 作用及意义 55 6 偏离理想法 55 6.1 概 述 55 6.2 应 用 56 6.3 作用及意义 70 7 微元法与平衡法 70 7.1 概 述 70 7.2 微元法 71 7.3 平衡法 84 7.4 两种方法的对比 90 7.5 作用及意义 92 8 极值法 92 8.1 概 述 92 8.2 平衡态稳定性的热力学判据 93 8.3 非化学反应的平衡条件及平衡稳定条件 94 8.4 化学平衡条件及平衡稳定条件 97 8.5 Le Chatelier原理 98 8.6 应 用 101 8.7 作用及意义 110 9 热力学方法论综述 111 10 参考文献 115 11 专题研究 124 专题研究一 求导对热力学第二定律的一个应用 124 专题研究二 熵的相对标准法问题研究 127 专题研究三 试 论 化 学 位 131 专题研究四 溶液中组分的标准化学势选择问题 147 专题研究五 统计热力学中的相对标准法问题 152 专题研究六 热力学函数和配分函数的相对标准法问题研究 154 专题研究七 “相对标准法”与“物理化学”教学 157 专题研究八 化学反应等温方程使用条件的讨论 159 化学热力学方法论 AR AS 摘 要：化学热力学作为一门历史悠久而不断发展的学科，其原理和应用已经渗透到其他很多学科，并且在实际生活和生产中有着广泛的应用和指导意义。热力学函数是状态函数，它有三个重要特征微分性、单向性和极值性，以此三特性为基础发展与嫁接了各种具体方法。本文从热力学方法论的角度出发，系统分析并了解决热力学问题的八大方法循环法、特性函数法、变量变换法、极值法、标准态法、偏离理想法、微元法、平衡法，了各种方法在理论研究与实际生活生产应用简单归纳了各种方法特点，。关键词：化学热力学；状态函数；循环法特性函数法变量变换法极值法标准态法偏离理想法微元法平衡法1 前 言[1-9] 化学热力学是物理化学中最早发展起来的一个分支学科，是构成物理化学的三大理论支柱之一。化学热力学主要是研究物质系统在一定条件下的物理变化和化学变化中所伴随的能量变化，从而对变化发生的方向和进行的程度作出准定量判断。化学热力学的发展有着悠久的历史主要可以划分为四个阶段：反应亲和力的探索、经典热力学的奠基、化学热力学的建立、化学热力学的拓展。18世纪至19世纪初，化学反应与热现象的大量实验为化学热力学的建立提供了事实依据；19世纪中叶以后，经典热力学为化学热力学的诞生奠定了理论基础，尤其是霍斯特曼、吉布斯等人的杰出工作，使之逐步形成为一门独立的分支学科；并在19世纪与20世纪之交，不断地向物理化学的其他分支学科拓展；近几十年来，仍有新的突破。 化学热力学发展至今，其原理及方法论已经渗透到各个学科领域如无机化学、人文素质学科、矿物学、商品经济学、环境科学、生命科学、药物研究学、绿色化学。正是由于化学热力学原理及方法论的有必要系统地了解与熟悉解决热力学问题的基本思想方法。微分性、单向性和极值性本文系统阐述了平衡态唯象热力学中常用的八大方法——循环法、特性函数法、变量变换法、标准态法、偏离理想法、微元法、平衡法、极值法。共同体系，为解决热力学问题提供了明确而具体的2 循环法[1] 2.1 概 述 作为热力学研究中的一种基本思想方法，循环法是化学热力学研究中使用最早的方法，它在热力学理论的建立与发展过程中一直起着重要作用。卡诺设计的由两个等温可逆过程和两个绝热可逆过程构成的简单理想循环（卡诺循环）、克劳修斯总结的热力学第二定律及对熵函数的提出、热效应总值一定定律(盖斯定律)、关于反应焓变与温度的关系（基尔霍夫定律）、一级相变的Clapeyron方程，范特霍夫平衡箱导出的平衡常数表达式等等都应用了循环法。今天，人们使用的冰箱、空调、热泵等等，其原理也运用了循环法。在科学研究中，循环法也有其重要的应用之处，如求算物质的热力学函数值；利用化学循环法制备、回收物质以及萃取等等。当然，循环法除了在热力学中的应用之外，在其他领域有重要应用及价值。 循环法在化学热力学中的基本含义是根据已知（或实际）条件恰当地设计多个连续的过程到达相同的终态，并应用热力学相关定律及公式等