关于一些热力学公式使用条件的讨论

物理化学中的热力学公式在不同条件下有不同的衍变形式,极易诱导学生产生错误理解。通过实例分析,对热力学能和焓变化计算公式、赫姆霍兹自由能和吉布斯自由能判据、热力学基本方程等的使用和理解中存在的一些问题予以讨论。     

关于球形小液滴热力学公式及其气液平衡条件的讨论

依据热力学第一和第二定律,从不同角度导出了球形小液滴的热力学基本公式。明确指出公式中的压力为液体相的压力,不是气相压力。分别用熵判据和Gibbs自由能判据证明了小液滴的气液相平衡条件为物质在两体相的化学势相等。强调指出:相平衡条件具有普适性,与是否为孤立体系或封闭体系及其类型无关,不仅适于球形液滴,对其他形状的液体也适用。对文献中存在的相关问题进行了较详细的讨论,澄清了一些容易模糊的认识。     

从Gibbs热函推导橡胶弹性热力学公式——兼与徐和昌老师商榷

一、问题的引出从数学上证明用Gibb_8热力学函数导出橡胶弹性热力学公式是完全可行的。在橡胶弹性热力学理论中,有一个重要的公式,即: r=(((?)U)/((?)L))_(T·V)-T(((?)S)v/((?)L))_(T,V) (1-1)式中f、U、T、S和L分别为张力,内能、温度、熵和橡皮长度。此式描写了橡胶在外力作用下的行为,说明了橡胶张力产生的主要原因。然而,要从实验上研究橡胶的性能运用(1—1)式是不方便的。因此,人们总是把上式中     

关于开尔文公式推导的讨论

应用弯曲界面存在的气液平衡条件和界面热力学方法,分析讨论了物理化学教材中开尔文公式的推导方法和过程,指出了存在的一些容易产生误解的问题。明确指出:等温下小液滴饱和蒸气压相对于平面液体饱和蒸气压的增大是由弯曲液面下液体的附加压力引起的,而不是界面自由能变化所致。并提出了一些教学建议。     

对球状液滴拉普拉斯公式热力学推导方法的讨论

本文针对球状液滴拉普拉斯公式热力学推导方法进行了讨论分析。首先从界面热力学基本方程的建立方法和界面热力学基本方程中作为偏微分的压强的数学定义两个角度进行分析,得出了液滴界面热力学基本方程中,压强为与之平衡的外界气体压强。另外,从实际发生的物理过程来看,本文所质疑的球状液滴拉普拉斯公式的热力学推导方法采用无外力做功时液滴体积增大d V的过程是明显违反热力学第一定律的。     

关于动力学与热力学问题的讨论

本文应用松弛法动力学与不可逆过程热力学方法讨论一般的化学反应ａＡ +ｂＢ +…ｇＧ +ｈＨ +… ,使动力学与热力学一致性讨论适用于任一化学反应体系 ,同时表明这种处理方法具普遍性。　　设有如下的一般反应 :　　　ａＡ +ｂＢ +… ｋ1ｋ-1ｇＧ +ｈＨ +…　　ｋ1、ｋ-1分别为正逆反应的速率常数 ,设Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈ…的反应级数分别为α、β、ν、δ… ,　　则此反应的速率方程为 :　　　 1ａｄｃＡｄｔ=1ｂｄｃＢｄｔ=-ｋ1ｃαＡｃβＢ… +ｋ-1ｃνＧｃδＨ… (1 )　　　1ｇｄｃＧｄｔ=1ｈｄｃＨｄｔ=ｋ1ｃαＡｃβＢ… -ｋ-1ｃνＧｃδＨ…     

关于热力学自发过程及其判据的讨论

文章指出现有各种自发过程的判据都是在指定的约束条件下才能应用,缺乏普适性是自发过程定义多样化的引发原因。在无约束条件下将热力学第一定律代入总熵判据得出并分析讨论了总熵判据的另一种形式,结合自发过程的特点总结出了热力学变化过程中能量变化的本质,给出了自发过程的通用定义。进一步指出原总熵判据只能分辨可逆与不可逆,不能分辨自发与非自发。文章给出的总熵判据的另一种形式——封闭系统任意过程的做功能力判据具有分辨自发与非自发的能力。通过理论研讨和实际应用表明,做功能力判据与总熵判据完全等价,在相应约束条件下可还原为当前热力学中各类方向判据。填补了常见的变温过程和变压过程在以前的教科书中无自发和非自发判据的空白。以前教科书中由于自发过程定义和解释的混乱而出现的一些疑难问题,在通用定义和做功能力判据面前都能得到满意的解答。     

热力学公式表

热力学公式的学习或推导,往往由于公式的记忆和推演而感到困难或麻烦。为了解决这些问题,有P.W.Bridgman的偏微商公式表,以及其他一些简便或一般方法。最近Н.П.Суворов指出[1]所使用的符号不合理,并提出改进意见及制成更简便的表,在使用上是很方便。作者从[1,2]的工作,改制比较更简单常用的偏微商表,并附加以热力学特征函数为中心的公式表,由此推导或联系其他常见的热力学公式,对初学热力学者有助于系统记忆,兹介绍于下以供参考。     

关于气体粘滞系数公式的讨论

从气体分子运动论的观点来看,流动气体的分子除了具有热运动动量以外,还附加有定向运动的动量。气体的粘滞性乃是由于气体分子间互相碰撞后交换定向动量的结果。流动气体内沿着流动方向的各层气体之间流速不同,任意相邻两层之间存在着沿流动方向的切向粘滞力     

瑞利散射公式讨论

在化学及生物化学中,实用价值较大的胶体粒子瑞利(Rayleigh)散射公式在文献中所采用的表达式多达十余种,有的在形式上差异很大。本文将常见的九种表达式之间的关系及它们的物理意义进行讨论。为了讨论的方便,把意义相同的物理量用统一的符号表示。     

关于等温循环方法推导开尔文公式的讨论

等温循环方法是物理化学教材中推导开尔文公式的一个经典方法。本文从热力学基本原理出发,明确指出其中小液滴可逆相变为气体的吉布斯自由能变化值应由吉布斯自由能判据求解,并对温度恒定、两相压强分别恒定时的判据进行了重新推导。同时,本文还提出了一种对推导开尔文公式的等温循环法的新理解方式,该方式在建立的"箱管模型"辅助下,意义明确,便于理解,更适宜教学使用。     

化学热力学公式的记忆方法

物理化学尤其是化学热力学公式多、易混淆,学生记忆负担较重。介绍了巧记物理化学中热力学函数关系式和简要分析二元系统固液平衡相图的方法,并以熵变计算为例介绍了物理化学的解题技巧。     

橡胶弹性模型的新进展

传统橡胶弹性模型存在一定的局限性,例如不能真实地反映橡胶的交联网络结构,不能解释多个网络结构参数对橡胶力学性能的影响,也不能很好地描述大变形条件下橡胶的弹性.为了解决上述科学问题,崔树勋等提出了一个新的模型(TCQMG模型),在该模型中橡胶交联网络同时包含顺-1,4-聚异戊二烯和聚硫,并且高分子链的弹性同时包含了熵弹性和焓弹性.研究表明,新的模型不仅可以很好地描述硫化橡胶的弹性,还可以解释硫含量等参数对橡胶性能的影响.考虑到天然橡胶与其他橡胶甚至超分子水凝胶在网络结构上的相似性,新模型也可能用于描述这些材料的力学性能.     

有关缩聚反应聚合度公式的讨论

聚合度计算公式是缩聚反应一项重要的学习内容,对学生来说是一个学习难点。针对这一问题,本文对缩聚反应的五个聚合度公式进行讨论,并结合实例来说明如何选用合适的聚合度公式,希望对有关的教与学有所启发。     

如何理解一些热力学公式的压力条件

物理化学课程公式较多,在推导过程中往往引进某些条件,因此必须十分重视结论的使用条件及其物理意义。本文就我们在物化教学中引用压力条件时所遇到的问题进行一些初步的讨论。一、问题的提出压力常用来描述热力学体系的宏观性质,它具有强度性质。由于压力控制技术的发展,使得被研究的过程可以控制在所希望的压力下进行。     

如何理解热力学基本公式适用条件

讨论了热力学基本公式适用条件的本质原因。解释了相变和化学变化过程的状态函数计算为何要设计可逆过程。     

锂标准电极电势反常现象的热力学讨论

在IA族中,锂的标准电极电势是最负的,但锂的还原性却是同族元素中最弱的,这与利用标准电极电势来判断碱金属的还原性是相互矛盾的.本文利用玻恩-哈伯循环,从热力学角度探讨了锂标准电极电势出现反常现象的原因.     

松弛法动力学与热力学的一致性讨论

对于快速反应的动力学,我们通常用如下三种方法来讨论:改进经典法、流动法和松弛法。其中最有效的是松弛法,此方法可将时间范围缩至10~(-9)s。将处于平衡态的反应体系施加一微扰(如突然改变温度、压力和电场强度等因素),使平衡遭到破坏,此时虽然各物质浓度未变但平衡位置发生了变化,则体系必向新     

对林帮公式的再讨论

当前国内外的分析化学教材中滴定终点误差的计算方式尚未达成统一。国内流行采用林帮公式,但此公式存在许多的问题。本文从终点误差的主流定义出发对林帮的终点误差计算式进行了理论分析。结果表明林帮公式的终点误差值必然与主流定义得到的结果不同。本工作可以为合理地确立滴定终点误差计算式提供理论依据。