第一篇:【清华】物化实验报告sy
恒温槽的装配和性能测试 姓名:孙悦
学号:2010011825
班级:化 01
同组实验者:肖雅博 实验日期:2013.3.6
提交报告日期:2013.3.11 带实验老师:刘晓慧引言 1.1 实验目的 1. 了解恒温槽的原理,初步掌握其装配和调试的基本技术。
2. 分析恒温槽的性能,找出合理的最佳布局。
3. 掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继电器、自动平衡记录仪的基本测量原理和使用方法。
1.2 实验原理 许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。欲控制被研究体系的某一温度,通常采取两种方法:一是利用物质相变时温度的恒定性来实现,叫介质浴。如:液氮(-195.9℃)、冰-水(0℃)、沸点水(100℃)、干冰-丙酮(-78.5℃)、沸点萘(218℃)等等。相变点介质浴的最大优点是装置简单、温度恒定。缺点是对温度的选择有一定限制,无法任意调节。另一种是利用电子调节系统,对加热或制冷器的工作状态进行自动调节,使被控对象处于设定的温度之下。
本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置,它通过继电器、温度调节器(水银接点温度计)和加热器配合工作而达到恒温的目的。其简单恒温原理线路如图 2-1-1所示。当水槽温度低于设定值时,线路 I 是通路,因此加热器工作,使水槽温度上升;当水槽温度升高到设定值时,温度调节器接通,此时线路 II 为通路,因电磁作用将弹簧片 D 吸下,线路 I 断开,加热器停止加热;当水槽温度低于设定值时,温度调节器断开,线路 II 断路,此时电磁铁失去磁性,弹簧片回到原来的位置,使线路 I 又成为通路。如此反复进行,从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。如图 2-1-2所示。为了对恒温槽的性能进行测试,图中还包括一套热敏电阻测温装置。现将恒温槽主要部件简述如下。
1.浴槽
浴槽包括容器和液体介质。根据实验要求选择容器大小,一般选择 10L 或者20L 的圆形玻璃缸做为容器。若设定温度与室温差距较大时,则应对整个缸体保温。以减少热量传递,提高恒温精度。
恒温槽液体介质根据控温范围选择,如:乙醇或乙醇水溶液(-60-30℃)、水(0-100℃)、甘油或甘油水溶液(80-160℃)、石蜡油、硅油(70-200℃)。本实验采用去离子水为工作介质,如恒温在 50℃以上时,可在水面上加一层液体石蜡,避免水分蒸发。
2.温度计
观察恒温浴槽的温度可选择 1/10℃水银温度计,测量恒温槽灵敏度则采用热敏电阻测温装置。将热敏电阻与 1/10℃温度计绑在一起,安装位置应尽量靠近被测系统。
3.接点温度计(温度调节器)
接点温度计又称接触温度计或水银导电表,如图 2-1-3 所示。它的下半段是水银温度计,上半段是控制指示装置。温度计上部的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连,螺母套在一根长螺杆上。顶部是磁性调节冒,当转动磁性调节冒时螺杆转动,可带动螺母和金属丝上下移动,螺母在温度调节指示标尺的位置就是要控制温度的大致温度值。顶部引出的两根导线,分别接在水银温度计和上部金属丝上,这两根导线再与继电器相连。当浴槽温度升高时,水银膨胀上升,与上面的金属丝接触,继电器内线圈通电产生磁场,加热线路弹簧片吸下,加热器停止加热。随着浴槽热量的散失,温度下降,水银收缩并与上面的金属丝脱离,继电器电磁效应消失,弹簧片回到原来位置,接通加热电路,系统温度回升。如此反复,从而使系统温度得到控制。
需要注意的是,温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确,恒温槽温度的设定和测量需要 1/10℃温度计来完成。
接点温度计是恒温槽的重要部件,它的灵敏度对控温精度起着关键作用。
4.继电器
继电器与加热器和接点温度计和加热器相连,组成温度控制系统。实验室常用的继电器有晶体管继
电器和电子管继电器。典型的晶体管继电器电路如图 2-1-4 所示,它是利用晶体管工作在截止区以及饱和区呈现的开关特性制成的。其工作过程是:当接点温度计 T r 断开时时,E c 通过 R k 给锗三极管 BG 的基极注入正向电流 I b,使 BG 饱和导通,继电器 J 的触点 K 闭合,接通加热电源。当温度升高至设定温度,接点温度计 T r 接通,BG 的基极和发射极被短路,使 BG 截至,触点 K 断开,加热停止。当继电器 J 线圈中的电流突然变小时,会感生出一个较高的反电动势,二极管 D 的作用是将它短路,避免晶体管被击穿。必须注意的是,晶体管继电器不能在高温下工作,因此不能用于烘箱等高温场合。
5.加热器
常用的是电加热器。加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率适当。加热器功率的大小是根据恒温槽的大小和所需控制温度的高低来选择的。通常我们都在加热器前加一个和加热器功率相适应的调压器,这样加热功率可根据需要自由调节。
6.搅拌器
搅拌器的选择与工作介质的粘度有关,如:水、乙醇类粘度较小的工作介质选择功率 40W 左右的搅拌器。若工作介质粘度或搅拌棒的叶片较大时,应选择功率大一些的搅拌器。
7.热敏电阻测温装置
用来对恒温槽的性能进行测试,测温原理见附录温度的测量与控制。
综上所述,恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。因此不可避免地存在着滞后现象,如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的滞后。因此,装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外,还应根据各元件在恒温槽中作用,选择合理的摆放位置,合理的布局才能达到理想的恒温效果。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重要标志。一般在指定温度下,以 T 始、T 停 分别表示开始加热和停止加热时槽内水的温度(相对值),以1/2()T T T 始 停为纵坐标,时间 t 为横坐标,记录仪自动画出灵敏度曲线如图 2-1-5。
若最高温度为 T 高,最低温度为 T 低,测得恒温槽的灵敏度为 2ET TT 低 高 通过对上述曲线分析可以看出图中(a)表示灵敏度较高;(b)表示灵敏度较低;(c)表示加热功率偏大。如果加热器功率偏小,则达不到设定的温度值。
实验操作 2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
2.1.1 实验药品及仪器
恒温槽 1 套:玻璃缸、电动搅拌器、1/10℃温度计、电加热器、水银接点温度计、继电器、调压器;热敏电阻温度计、电阻箱、甲电池、电桥盒、记录仪、放大镜等各一个。
2.1.2 测试装置示意图 2-1-2
2.2 实验条件
实验温度:21.0℃
大气压:101.38kPa
湿度:28.0%
2.3 实验操作步骤及方法要点 2.3.1
实验操作步骤 1.恒温槽的装配
根据所给原件和仪器,按图 2-1-2 安装恒温槽,接好线路,经教师检查后方可接通电源。
2.恒温槽的调试
玻璃缸中加入去离子水,约总容积的 4/5。打开搅拌器(中速搅拌)、继电器,旋开接点温度计上端磁性调节帽固定螺丝,调节设定温度至比要实际设定的温度低一些的位置(因为温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确,适当调低一点防止超过需要设定的温度)。为了保证恒温效果,单加热型恒温槽温度设定最低值一般要高于室温 8~10℃,加热开始。开始可将加热电压调到 200V 左右,待接近设定温度时,适当降低加热电压。仔细观察 1/10℃温度计,当水槽温度将要达到设定值时,旋转磁性调节帽,使接点温度计上部的金属丝与水银处于通断的临界状态,可通过继电器指示灯判断。再观察 1/10℃温度计,所示温度是否是要设定的温度,进行进一步调整。最后拧紧磁性调节帽的固定螺钉。
3.温度波动曲线的测定
打开记录仪和电桥盒上的开关,用电阻箱将电桥调平衡,使记录笔停在记录纸的中部。判断电桥电源极性是否连接正确,增大阻值,记录笔应向右侧移动,升高温度,记录笔也应向右侧移动。反之则需将甲电池正负接线对调。记录仪走纸速度定在定在 4mm/min,开始记录,记录 7~8 个周期即可停止。
4.布局对恒温槽灵敏度的影响
改变各元件间的相互位置,重复测定温度波动曲线,找出一个合理的最佳布局。
5.影响温度波动曲线的因素
选定某个布局,分别改变加热电压(加热功率)和搅拌速
度,测定温度波动曲线与未改变条件的温度波动曲线比较。
6.测定热敏电阻温度计的仪器常数(℃/格)
将恒温槽温度升高,用放大镜观察 1/10℃温度计,记录温度升高 0.3~0.5℃记录笔移动的格数。
7.实验结束。剪下记录纸,将仪器复原。
2.3.2
注意事项 1.1/10℃温度计所在位置就将来利用这个恒温槽做实验的系统所在区域。
2.温度设定时要留有提前量,避免水槽温度高于欲设定值。
3.接点温度计的刻度不是很准确,温度的设定与测量以 1/10℃温度计为准。
结果与讨论 3.1 原始实验数据 及计算结果 设定温度:30.0℃ 另附实验记录纸 1.测定热敏电阻温度计的仪器常数:
仪器常数=△T/走纸格数 表 表 1 水温降低 0.2℃ 记录笔走纸格数 组号 号 水温 降低△ △T/ ℃ 走纸格数 仪器常数/ ℃ 1 0.2 33.5 0.00597
2.确定最佳布局:
搅拌档数:4
电压:100V 搅拌器:;
加热器:;
接点温度计:;
热敏电阻和温度计:
灵敏度计算:
T
第二篇:燃烧热-物化实验报告
燃烧热的测定
姓名:憨家豪 学号:2012012026 班级:材23 同组人:赵晓慧 实验日期:2014年4月19日 提交报告日期:2014年4月20日
实验老师姓名:郭勋 引言
1.1 实验目的
(1)熟悉弹式量热计的原理、构造及使用方法;(2)明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系;(3)掌握温差测量的实验原理和技术;(4)学会用雷诺图解法校正温度改变值; 1.2 实验原理
在指定温度及一定压力下,1 mol物质完全燃烧时的定压反应热,称为该物质在此温度下的摩尔燃烧热,记作△cHm。通常,完全燃烧是指C→CO2(g),H2→H2O(l),S→SO2(g),而N、卤素、银等元素变为游离状态。由于在上述条件下△H=Qp,因此△cHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。
在实际测量中,燃烧反应在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行),这样直接测得的是反应的恒容热效应Qv(即燃烧反应的△cUm)。若反应系统中的气体均为理想气体,根据热力学推导,Qp和Qv的关系为
=+∆(1)
式中:T——反应温度,K;
∆ ——反应前后产物与反应物中气体的物质的量之差;
R——摩尔气体常数。
通过实验测得值,根据上式就可计算出,即燃烧热的值。
测量热效应的仪器称作量热计。量热计的种类很多。一般测量燃烧热用弹式量热计。本实验所用量热计和氧弹结构如图2-2-1和图2-2-2所示。实验过程中外水套保持恒温,内水桶与外水套之间以空气隔热。同时,还对内水桶的外表面进行了电抛光。这样,内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水便近似构成一个绝热体系。
弹式量热计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及周围的介质和量热计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后的变化值,就可求算该样品的恒容燃烧热。=∙∆−棉线∙棉线−点火丝∙点火线(2)
式中: m——为待测物的质量,kg ;
——为待测物的摩尔质量,kg·mol ;
-1 ——仪器常数,kJ·℃
-1
;
∆——样品燃烧前后量热计温度的变化值;
棉线,镍丝——分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热(-16736和-3243 kJ/mol)
棉线 ,镍丝——分别为棉线和点火丝的质量,kg;
先燃烧已知燃烧热的物质(如苯甲酸),标定仪器常数K,再燃烧未知物质,便可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热,再根据(1)式计算出摩尔燃烧热。实验操作
2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
实验药品:萘(AR);苯甲酸(AR)。
实验仪器:弹式量热计1套;2000 ml容量瓶1个;1000 ml容量瓶1个;水盆1个(容量大于3000 ml);电脑及数据记录仪一套;压片机、镍丝、棉线、万用表、分析天平、剪刀、氧气瓶及减压阀公用。
测试装置示意图见上。
2.2 实验条件(实验温度、湿度、压力等)
大气压100.6 kPa,室温18.2 ℃,相对湿度44%。
2.3 实验操作步骤、现象及方法要点
1.仪器常数的测定(1)样品准备
取8 cm镍丝和10 cm棉线各一根,分别在分析天平上准确称量。
在台秤上称量0.8 g左右的苯甲酸,在压片机上压成片状,取出药片并轻轻去掉粘附在药片上的粉末,用称好的棉线捆绑在药片上,固定好。将镍丝穿入棉线,在分析天平上准确称量。
将苯甲酸片上的镍丝固定在氧弹的两根电极上,如图2-2-3,用万用表检查是否通路。确认通路后旋紧弹盖,通入1.0 MPa氧气,然后将氧弹放入内水桶,接上点火电极。(2)仪器准备
打开量热计电源,开动搅拌,将温度传感器置于外水套中,观察温度显示。待温度稳定后,记下温度。
用水盆接取自来水(大于3000 ml),将温度传感器放入水盆中,不断搅动,通过加入凉水或热水调节水温,使温度低于外水套0.7 ℃左右。准确量取3000 ml,倒入内桶。
(3)燃烧测量
盖上桶盖,将温度传感器插入内桶,开动搅拌。待温度稳定后,打开电脑记录软件,记录体系温度随时间的变化情况(软件记录的是电压随时间的变化关系,以下不再区分)。开始阶段(打开软件到点火),相当于图2-2-4中的AB部分,;6~8分钟后,按下点火开关,半分钟内温度应迅速上升(若温度不能短时间内迅速升高,应停止实验,检查氧弹和仪器找出原因后再继续实验),进入反应阶段,相当于图2-2-4中的BC部分。直到温度上升速度明显减慢,进入末期,相当于图2-2-4中的CD部分。8~10分钟后,取出温度传感器,放入外水套中,读出外套水温,即图2-2-4中E点。
切断电源,取出氧弹,放出氧弹中的气体。打开氧弹,检查样品是否完全燃烧。若燃烧完全,将剩余镍丝取下称重(注意:称量剩余镍丝时,应去除镍丝顶端熔融的小球)。
当氧弹打开后,如发现氧弹中有较多的黑色物质,则此次实验燃烧不完全,应重新测量。燃烧不完全最主要的愿因就是氧气的量不足(氧弹漏气、充氧不足、操作失误未能冲入氧气等),此外样品量过大,药片松散部分脱落也可造成燃烧不完全。
将内桶的水倒入水盆用于下次的测量,将氧弹洗净擦干。2.未知物测量
取0.6g左右的萘,同上述操作方法。结果与讨论 3.1实验原始数据
表1 原始数据记录
实验组数 1 2(镍)/ 0.0257 0.0202
(棉线)/ 0.0099 0.0117
(总)/ 0.8139 0.6015
(剩余)/ 0.0170 0.0185
摩尔质量 曲线峰高/ 122.12 128.17
/ 125.4956 139.1136 注:组号为1的物质为苯甲酸,组号为2的物质为待测的萘,下同。
3.2实验数据处理
选择并双击物理化学实验,选择并双击燃烧热测定,输入镍丝、棉线、剩余镍丝、总质量及标准只样品和被测样品的摩尔质量,点击打开,选择并打开文件,交替移动光标1和2到点火前一段平稳的基线位置,点击线性拟合1,交替移动光标1和2到完全燃烧后温度不变的位置(水平线位置),点击线性拟合2,交替移动光标移动到外套水温曲线位置,点击线性拟合3,移动光标,将绿色光标放在拟和曲线3与升温曲线的交点上,蓝色光标放在升温曲线上的任何位置,点击计算△H;如果线性拟合交点不理想,点击刷新,移动光标重新拟合。确定后,点击提交,峰高值就会显示出来。两条曲线都处理完成后,点击计算处理,就可以得到被测样品的燃烧热值。
这样做是因为使内水桶完全绝热是很困难的,总会有内外水套之间的热交换。为了校正这部分热损失,需在升温曲线上找出与外水套温度相等的点,过此点作垂线与曲线的两条始末阶段直线的外延线相交于两点,此二点之间的距离即为校正后的△H值。苯甲酸和萘的电压(温度)—时间曲线
540510480V(mV)******t(s)
图3-2-1 苯甲酸电压(温度)—时间曲线
570540510V(mV)***06009001200t(s)
图3-2-2 萘温度(时间)—电压曲线
软件计算得到的萘的燃烧热为 △H = 5076.4824 kJ/mol。
3.3讨论分析:
1、首先是水温的调节,要使水的温度低于外水套温度约0.6 ℃左右,但水加入仪器中之后会有一定地升高,因而在调节水温的时候应该使水的温度低于外水套温度约0.8 ℃左右。我们在第一次测量时水温没有控制好,调水温时温差只取了0.5 ℃,水倒入内桶后,内外筒温差只有0.1 ℃,无法继续实验。重新配时温差扩大为约0.8 ℃,后续试验可以顺利进行。
2、点火是实验的一个关键步骤,我们两次点火都成功了。总结点火不成功的可能原因如下:(1)深入弹体内部的电极和氧弹壁接触短路;(2)连接燃烧丝的电炉断了,应用万用表检查;(3)弹内氧气不足,应取出氧弹检查。
3、弹内氧气不足还会造成燃烧不充分,燃烧后打开氧弹会发现大量黑色物质,遇到此情况需重新做。本次实验燃烧完全,说明充气操作比较规范。
4、本次实验燃烧焓误差约为1.5%,相较最大允许误差是比较小的,实验结果还是比较令人满意。分析误差产生的原因如下:
(1)反应温度(外水套温度)一直处于变化之中,无法精确测量,故计算的摩尔燃烧热的实际值与文献值略有差异;
(2)燃烧热的定义中要求燃烧前后温度不变,实验中却是需要利用内水桶水温的升高来进行曲线峰值的计算,属于非等温反应系统。在计算方法上进行了简化,认为温度近似不变;(3)尽管内水桶与外水套之间以空气隔热但系统并不能做到严格绝热,热交换是存在的,具体表现为外水套的温度点火后会升高。为了减小热交换的影响,内水桶点火前水温应调节成比外水套温度低0.7 ℃左右(这样测量过程中的吸热量会近似等于放热量)。但是由于在内同水倒入的过程中温度会发生变化,故温差会减少,导致测量不准;
(4)操作不严格,例如在制作药片时应带手套,徒手操作对样品的质量测量会带来误差;(5)氧弹中除了氧气外还有一部分空气,空气中的氮气也会燃烧放热,但在本实验中并未校正。结论
通过这个实验,熟悉了弹式量热计的原理、构造及使用方法;明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。同时,掌握温差测量的实验原理和技术。
实验结果:萘的燃烧热:△H = 5076.4824 kJ/mol,标准数据(1 atm,25 ℃)为△H = 5153.8 kJ/ mol,相对误差:1.5%。参考文献
1.北京大学化学院物理化学实验教学组.物理化学实验.北京:北京大学出版社,2002.44~45。
2.清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京:清华大学出版社,1991.26~37。
3.复旦大学等.物理化学实验.北京:高等教育出版社,1992.43~47。附录(思考题)
1.本实验中如何考虑系统与环境?系统与环境通过哪些途径进行热交换?这些热交换对结果影响怎样?如何校正?
答:内水桶以内为系统,具体包括氧弹、测温器件、搅拌器和水,近似为绝热系统。内水桶以外的外水桶和水为环境。
系统和环境主要通过内外水桶之间的空气对流进行热交换。这些热交换使得环境吸收系统的热量,系统升温变慢,可能引起实验结果偏低。可以通过雷诺法校正。
2.使用氧气时应注意哪些问题? 答:(1)尽可能远离热源;
(2)在使用室特别注意在手上,工具上,钢瓶和周围不能占有油脂。扳子上的油可用酒精洗去,待干后再使用,以防爆炸和燃烧;
(3)氧气瓶应与应氧气表一齐使用,不能随便用在其他钢瓶上;
(4)开阀门及调压时,人不要站在钢瓶出气口,头不要在瓶头之上,而应在侧面;(5)开气瓶总阀之前,必须检查氧气表调节阀门是否处于关闭。不要在调节阀开放状态,突然打开气瓶总阀。
3.搅拌过快或过慢有何影响?
答:搅拌过快会生成一部分另外的非反应生成的热,使得结果偏高。过慢又不利于反应热扩散,体系内温度不均。
4.氧弹中含有氮气,燃烧后生成HNO3。对结果有何影响?如何校正?
答:在氧弹内,N2和O2化合生成硝酸,并溶进水中,这些作用都会引起体系温度的升高。为了精确测量,应当在装氧弹时加1 ml的蒸馏水与其中,燃烧后将弹体用蒸馏水清洗,用0.1 mol/dm的NaOH滴定之。每毫升的NaOH滴定液相当于1.43卡(放热)。其数值加在仪器的水当量中。
5.如果反应完后,剩余镍丝丢失,可不可以忽略,为什么?
答:基本可以忽略,镍丝质量不到0.01 g,燃烧时放出热量不到1 J,比样品燃烧所放的热小20倍以上,按照数据处理要求可以忽略。
第三篇:物化学习心得
物理化学学习心得与总结
经过一学期的学习,物理化学终于学完了,说实话这门课着实难学,所以应该算是“啃完”了两本物理化学的书,但是说到吸收,又是一个未知数。在这个过程中有迷惑亦有释然。
首先我想对这门课的学习做一个总结。经过对物理化学的学习,我对这门课程有了初步的了解与熟悉。物理化学的主要研究内容是:热力学、动力学、和结构化学。在热力学中,我们学习了热力学三大定律,以及它们之间的相互关系,还掌握了几个状态函数的求解方法。而后,我们还学习了溶液中普遍存在的拉乌尔定律和亨利定律。相平衡这章内容中我们见到了形形色色的相图,包括二组分、三组分以及多组分的相图及其应用。在化学平衡中我们掌握了温度、压力以及惰性气体对化学平衡的影响。最后,我们还学习了统计热力学基础,其中最重要的就是原子、分子配分函数以及用这些知识求热力学状态函数的值。最后阶段,我们还学习了电化学方面内容及动力学方面的知识。
通过学习我也有些感想和收获。其中感触最深的就是物化的公式很多,而且都很抽象,在计算的时候我经常弄不清楚该用哪个公式进行计算,虽然那些公式在我的日常生活中没有起到什么作用,但是却培养了我的思维习惯,让我在考虑问题的时候能够做到更全面,也更实际。老师上课与学生的交流很重要,以前一直觉得是老师没有注意和学生交流,现在想来自己的想法太偏执,交流是建立在至少两个人以上的,如果学生没有和老师进行互动交流,那么课堂交流永远只能出现在书面或口头上。老师也成功引导我们一起进行互动交流。让我学到,在自己进行报告称述时,要懂得怎样引导别人和我交流以及怎样很好的跟人交流。另外学习并不是一味的学习,还需要关注、联系生活中得事物。学习的目的是什么?以为学习就是把书本上的知识掌握,能够很便利的运用知识解决所有题目,这就是学习的目的,但现在发现,学习的目的是与生活分不开的,所以当熟练掌握书本知识后,不但学会解决联系题目,重要是懂得怎样把这些知识是运用到生活中或与生活联系。
当然我觉得要想学好这门课还应该做到以下几点:①课前预习,课前预习比上课更重要,自学:上课=2:1;②上课:全神贯注、排除干扰、同步思考、作好笔记、及时复习、钻研领悟;③老师布置的作业认真独立完成;④积极动脑,不懂的问题及时问老师。⑤善于总结,每看完一个知识点,就用自己的话来复述大概,理清思路。这样每个知识点都这样,再把各个知识点联系起来。这样考试就思路很清楚。看题目就知道是考哪个知识点了。⑥最重要的一点,要坚持不懈。我们不能只凭一时的兴趣学习,而是要做到持之以恒,善始善终。很多人在开始的时候总有一腔热血学好物化,可是学一段时间后发现此门课程是多么没劲就没继续下去了,然后此门课程就慢慢地荒废掉,后面再学习就会很吃力。
下面我想谈谈对王老师上课的感想和个人意见:王老师是一个对学生严格要求的人,时刻提醒我们独立完成作业,另外他在第二次上课时经常点些同学上黑板写上节课学的重要知识点以及公式,当然他也会出些小测验给我们复习一下前面学的内容,通过测验我们也切实了解了我们对前面知识的掌握情况,还有就是他上课比较灵活,全面,有时会给我们看些与正在学习的内容相关的视频让我们更容易理解知识点;老师上课也会有些小幽默,依然清楚地记得老师在上课时讲到化学势那一章时说棒冰越吃越甜,因为在刚拿出棒冰时凝固点低,在拿出一会儿以后凝固点升高,这时溶质的比例升高,也就是糖分含量相对较高,前面的多数吃进去的是水。当然我觉得老师测验的次数还可以再增多一些,这样以来我们对下册学的内容也能够有一个自我认知,及时查缺补漏,还有就是老师讲课时能多联系联系实际,这样一来很多的知识点也就更容易理解了。
其实物理化学知识在我们日常生活中也有好多应用,只是我们平常都不曾用心观察和研究过。①人工降雨:平时我们会分小液滴的饱和蒸汽压p1以及平液面液体的饱和蒸汽压p2。假如这时小液滴的半径很小的话,p1会比p2大很多,只有这时p1足够大,蒸汽才能凝聚成液滴。那么在空中,也许这个时候空中的蒸汽压到达了平液面液体的饱和蒸汽压p2。但是液滴刚形成,它的半径很小,p1远比p2大。所以空中的蒸汽压达不到p1大,形不成液滴。这时候我们人为向空中投入凝聚核心。蒸汽会形成半径很大的液滴,这时候需要的饱和蒸汽压p1小于空中已有的蒸汽压。液滴就可以形成了。说来说去只是一个实际需要的气压和空中现成的气压的对比,小于它就凝聚成滴,大于它就不行,通过措施来减少所需量。②雨衣的原理:平时我们所用的雨衣有防水的功能。一个事物要被水湿润的话,它必须要与水充分地接触,水要在上面平铺展开,这时候涉及到一个接触角的问题。假如它与水的接触角为0,那么这时是水完全展开铺平,完全湿润。我们以90度角为分界点。当接触角是小于90度,是湿润。大于90度是不湿润。角为180度是完全不湿润。那么要雨衣防水,水与雨衣的接触角最好大于90度甚至把角加大到180度。这时我们运用一种物质叫做表面活性剂。它具有这个改变角度的功能,通过增大接触角,减少水与雨衣接触的机会。这样就防雨了,水不能湿润雨衣。当然还有很多应用,这里就不一一列举了。
其实物理化学这门课有些地方还是挺有意思的,许多知识和我们的生产生活息息相关,希望还没学或即将学习这门课的同学多加重视这门课,好好学习。
第四篇:物化心得
物化心得
通过本学期的物理化学的学习,自己最大的收获就是养成了做事讲步骤,循序渐进的习惯。物理化学很多的题目都是讲究适用的条件的:恒温,恒容,绝热条件的不同,所用的方法绝对是不同的。画框图,列出各个状态的条件,应用相关的步骤来达到标准状态下的求解等等,都是我们应该掌握的方法。
物理化学的学习与一般的学科是不同的。如果在平时上课的时候不听讲,课后不做作业,交上去的作业都是参考书上挪来的,靠考试前几天的突击,看看书,是很难弄清楚的。几份历年考试的试卷做下来,发现选择题是难做的。各种各样的使用条件,很容易混淆,张冠李戴。
同时,对一些基础的知识必须要掌握,各种不同条件下的焓变的定义以及符号,都要有了解。在自己的学习过程中,发现了一些相关的问题。上课虽然不是听得很懂,有时在听微观粒子知识的时候完全是在听天书一般,但课后的作业自己对着相关的知识还是能做的,比如书上的例题等。但这不是真正的理解和掌握,它的弊端会在做试卷的时候显示出来。新的题目,条件的改变,应用知识的改变,都会造成自己的不会。
物理化学很重要的一点是要学会读图的能力。在物理化学的基础实验中,读图的重要性得到了充分的展示。而且读好图能让我们更容易理解相关的知识并做一些比较。
老师曾经说过:“学好物理化学,在哪里都能找到生存之道。”一方面说明了物化的实用性,另一方面也说明了学好物化的重要性。
第五篇:物化总结
第一章 热力学第一定律
一、基本概念
系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,内能与焓。
二、基本定律
热力学第一定律:ΔU=Q+W。焦耳实验:ΔU=f(T);ΔH=f(T)
三、基本关系式
1、体积功的计算
δW= -pedV
恒外压过程:W= -peΔV
V1p2nRTln可逆过程:
W=nRTlnV2p1
2、热效应、焓
等容热:QV =ΔU(封闭系统不作其他功)等压热:Qp =ΔH(封闭系统不作其他功)焓的定义:H=U+pV
;dH=dU+d(pV)焓与温度的关系:ΔH=
3、等压热容与等容热容
T2T1CpdT
HU)p)V;Cp(热容定义:CV(TT定压热容与定容热容的关系:
CpCVnR
热容与温度的关系:Cp=a+bT+c’T2
四、第一定律的应用
1、理想气体状态变化
等温过程:ΔU=0;ΔH=0;W=-Q=pedV 等容过程:W=0;Q=ΔU=CVdT;ΔH=CpdT 等压过程:W=-peΔV;Q=ΔH=CpdT;ΔU=CVdT 可逆绝热过程:
Q=0;利用p1V1γ=p2V2γ求出T2, W=ΔU=CVdT;ΔH=不可逆绝热过程:Q=0;
利用CV(T2-T1)=-pe(V2-V1)求出T2,W=ΔU=
2、相变化
可逆相变化:ΔH=Q=nΔ_H;
CdT
pCVdT;ΔH=CpdT
W=-p(V2-V1)=-pVg=-nRT;ΔU=Q+W
3、热化学
物质的标准态;热化学方程式;盖斯定律;标准摩尔生成焓。摩尔反应热的求算:rHm(298)HBfm(B,298)
反应热与温度的关系—基尔霍夫定律:
(rHm)[]pBCp,m(B)。
TB
第二章
热力学第二定律
一、基本概念
自发过程与非自发过程
二、热力学第二定律
1、热力学第二定律的经典表述
克劳修斯,开尔文,奥斯瓦尔德。实质:热功转换的不可逆性。
2、热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式)
dS
三、熵
QT “=”可逆;“>”不可逆
1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理
2、熵的定义:dSQrT
3、熵的物理意义:系统混乱度的量度。
4、绝对熵:热力学第三定律
5、熵变的计算(1)
理想气体等温过程:
QrV2p1SnRlnnRlnTV1p2
T2(2)理想气体等压过程:SnCp,mlnT1
(3)理想气体等容过程:SnCV,mln(4)理想气体pTV都改变的过程:
T2T1
TpSnC21p,mlnTnRln1p
2Sn_H(5)可逆相变化过程:T
(6)化学反应过程:
rSm(298)BSm(B,298)
1、定义:A=U-TS;G=H-TS 等温变化:ΔA=ΔU-TΔS;ΔG=ΔH-TΔS
2、应用:不做其他功时,ΔAT,V≤0 ;自发、平衡
ΔGT,V≤0 ;自发、平衡
3、热力学基本关系式
dA=-SdT-Vdp;dG=-SdT+pdV
4、ΔA和ΔG的求算(1)理想气体等温过程
用公式:ΔA=ΔU-TΔS;ΔG=ΔH-TΔS 用基本关系式:dA=-SdT-Vdp;dG=-SdT+pdV(2)可逆相变过程
ΔA=ΔU-TΔS=W=-nRT;ΔG=0(3)化学反应过程的ΔG
标准熵法:ΔG=ΔH-TΔS 标准
生
成吉
布
斯
函
数
法
:
四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数 rGm(298)BfGm(B,298)
(4)ΔG与温度的关系
ΔG=ΔH-TΔS,设ΔH、ΔS不遂温度变化。
五、化学势
1、化学式的定义和物理意义
GB()T,p,nc(cB);在T、p及其他物质的量保持不变的情nB况下,增加1molB物质引起系统吉布斯函数的增量。
2、化学势的应用
在等温等压不作其他功时,BB<0自发;=0平衡;>逆向自发
3、化学时表示式
RTln(p/p)理想气体:
纯固体和纯液体:
第三章 化学平衡
一、化学平衡常数与平衡常数表达式 如:Zn+2HCl(aq)=H2+ZnCl
2(aq);
[p(H)/p][c(ZnCl2)]2K lc2(H)C
二、标准平衡常数的求算 rGm(T)RTlnK
三、范特荷夫等温方程
rGm(T)rGm(T)RTlnJRTlnJ/K
四、平衡常数与温度的关系
rGm(T)rHmTrSm;
rGm(T)RTlnK
五、各种因素对平衡的影响
分压、总压、惰性气体、温度。
第四章 液态混合物和溶液
一、拉乌尔定律和亨利定律
1、拉乌尔定律
pA=p*xA
;pA=p*ax,A
适用于液态混合物和溶液中的溶剂。
2、亨利定律
pB=kx,BxB=kb,BbB=k%,B[%B] ; pB=kx,Bax,B=kb,Bab,B=k%,Ba%,B
适用于溶液中的溶质。
二、液态混合物和溶液中各组分的化学势
1、理想液态混合物
(T,p,mix)x(T)RTlnx
标准态为:同温下的液态纯溶剂。
2、真实液态混合物
(T,p,mix)x(T)RTlnax
标准态为:同温下的液态纯溶剂。
3、理想稀溶液
(T,p,sln)溶剂:AxA(T)RTlnxA
标准态为:同温下的液态纯溶剂。
溶质:B(T,p,sln)xB(T)RTlnxB
标准态
为:同温下xB=1且符合亨利定律的溶质(假想状态)。
4、真实溶液
(T,p,sln)溶剂:Ax,A(T)RTlnax,A ;ax,A=fx,A x;标准态为:同温下的液态纯溶剂。
溶质:B(T,p,sln)xB(T)RTlnax,B;ax,B=γx,B xB;标准态为:同温下xB=1且符合亨利定律的溶质(假想状态)。
B(T,p,sln)b,B(T)RTlnab,B;a
b,B=γb,B bB;标准态为:同温下bB=1且符合亨利定律的溶质(假想状态)。
B(T,p,sln)%,(T)RTlna%,B;a%,B=γ%,B[%B];标
B准态为:同温下[B%]=1且符合亨利定律的溶质(一般为假想状态)。
三、各种平衡规律
1、液态混合物的气液平衡 pA=p*Aax,A;pA=p*Aax,A;p=pA+pB2、溶液的气液平衡 pA=p*Aax,A;pB=kx,Bax,B=kb,Bab,B=k%,Ba%,B;p=pA+pB
3、理想稀溶液的凝固点降低
TfRTfTf*fusHm,AxB
4、分配定律
5、化学平衡
6、西弗特定律
第五章 相平衡
一、相律
1、物种数、独立组分数、相数、自由度数
2、相律公式 f=C-φ+2
二、单组分系统
1、克-克方程
p2vapHm11ln()p1RT1T22、水的相图 三面、三线、一点。
三、双组分系统
1、相律分析
根据f=C-φ+1(一般固定压力),φ=2,f=1;φ=3,f=0
2、杠杆规则
3、步冷曲线
四、典型相图
1、Mg-Ge相图
2、Na-K相图
3、Ag-Cu相图
第六章 电解质溶液
一、电解质溶液的电导
1、电导
G=1/R;单位:S(西门子)
2、电导率
G=κA/l 或κ=G l/A;单位:S/m
3、摩尔电导率 Λm=κ/c
4、无限稀释摩尔电导率
ΛΛmΛ
5、离子的电迁移
EQUIUl ;tQIUUtt1
二、电解质溶液的活度
;
1、电解质的化学势(电解质溶液的浓度用mB或bB表示)
BBRTlnaB
1/1/1/aBa;a(aa)m/m;();m(mm;)
2、离子强度
12ImBzB
23、德拜—休克尔极限公式
lg0.5093|zz|I溶液。
;适用于25℃时的极稀水
第七章 电化学
一、可逆电池的构成
电池反应互为逆反应;充放电时电流无穷小。
二、可逆电池热力学
GzFE;GzFE;F96500C/mol
1、rmrmE)p
2、rSmzF(T3、rHm4、QrrGmTrSm
TrSm ;电池反应做了其他功。
三、能斯特方程
1、电池反应的能斯特方程 0.0592EElgJ;常用
z
2、电极反应的能斯特方程
0.0592a(O)EElgza(H);不常用
四、可逆电极的种类
1、第一类电极 金属电极;气体电极
2、第二类电极
难溶盐电极;难溶氧化物电极
3、氧化还原电极
五、电极电势的应用
1、测定电池反应的热力学函数
2、测定电解质的
3、测定溶液的pH值
4、浓差定氧
六、极化现象和超电势
1、浓差极化
电极反应速度比离子迁移速度快造成的。
2、电化学极化
电极反应速度比电子移动速度慢造成的。
3、极化结果
EiEe;对阳极η总为正;对阴极η总为负。
七、金属腐蚀与防护
1、金属腐蚀
电化学腐蚀:析氢腐蚀,吸氧腐蚀
2、金属防护
阴极保护法:牺牲阳极法,外加电流法。阳极保护法:钝化。
涂层保护法:热镀、电镀、有机涂层。
第八章 表面现象
一、表面吉布斯函数
1、产生
表面分子与内部分子的差别。
2、定义及单位
G()T,p,nB
;J/m2或N/m;因此又称表面张力。A3、影响因素
物质本性、温度、相邻相、溶质的种类。
4、表面热力学
在温度、压力、组成不变的情况下,dG缩小表面积和降低表面张力为自发方向。
二、弯曲液面的表面现象
1、附加压力
dAAd p2/r
2、饱和蒸气压
prln()K/r p03、毛细管现象
2coshgR
三、新相生成与介安状态
1、过饱和蒸汽与人工降雨
2、过冷现象与晶种
3、过饱和溶液与种盐
4、过热现象与沸石
5、淬火与回火
四、固体表面的吸附作用
1、物理吸附与化学吸附
范德华力与化学键力;又无选择性;单分子层与多分子层。
2、吸附曲线
等温线(判断单多层);等压线(判断吸附类型)、等量线(求吸附热)
3、吸附等温式 弗伦德里希:a朗格谬尔:VVVkpn mbp 1bp
五、溶液表面的吸附
1、溶液的表面张力
各类溶质对表面张力的影响。
2、吉布斯吸附公式
c()T RTc
六、润湿现象
1、接触角θ
θ=0°,完全润湿;θ<90°,润湿;θ>90°,不润湿; θ=180°,完全不润湿。
2、杨氏方程
sgsllgcos
七、表面活性剂
1、定义
溶于水后能显著降低水的表面张力的物质。
2、分类
离子型、非离子型。
3、结构特点
一端亲水基一端亲油基。
4、应用
乳化、去污(增溶)、浮选、改变润湿角。
第九章 化学动力学基础
一、关于反应速率的基本概念
1、反应速率的表示
1dcBBdt
2、反应速率的测定
测定不同时刻的浓度(化学法、物理法),作c~t曲线,t时刻切线的斜率即为t时的反应速率。
3、基元反应和非基元反应
一步完成的反应为基元反应,基元反应遵守质量作用定律。是否基元反应只能通过实验确定。
4、速率方程与速率常数
质量作用定律是速率方程的特殊形式,对于非基元反应也有类似的式子。
速率常数仅与温度和催化剂有关,而与浓度无关。
5、反应级数
速率方程中浓度幂之和称之。基元反应一定为正整数,非基元反应可为0或小数。
二、浓度对反应速率的影响
1、一级反应
dcAkcA
——反应速率与浓度的一次方成正比;微分式:dtk的单位为时间-1;
c0kt
——以lnc~t作图得一直线; 积分式:lnc半衰期:t1/2ln2k
——与起始浓度无关。
2、二级反应与准一级反应
dc2kc微分式:
——反应速率与浓度的二次方成正比;dtk的单位为浓度-1时间-1;
11kt
——以1/c~t作图得一直线; 积分式:cc0半衰期:t1/21kc0
——与起始浓度的一次方成反比。
准一级反应:对于A+B==Y+Z,当A大大过量或B大大过量时,可按一级反应处理。
3、反应级数的测定
尝试法:将一组c~t数据代入不同积分公式求k,若k为常数则所代公式正确;
作图法:将一组c~t数据按lnc~t、1/c~t等作图,若得直线可判定反应级数;
半衰期
法
:
根
据
t1/2Kc1n得lgt1/2(1n)lgclgK,以lgt1/2~lgc作图可得直线,从斜率可求n。
nkc微分法:根据得lgnlgclgk,以lg~lgc作图可得直线,斜率即为n。
四、温度对反应速率的影响
1、阿仑尼乌斯公式
Eadlnk微分式: dTRT2k2Ea11积分式:lnkR(TT)
1122、活化能
活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差。
第十章 复合反应动力学
一、复合反应基本类型
1、平行反应
ckdcA(k1k2)cA ;B1
cck2dt2、对行反应
ckdcAk1cAk1cB ;KcB,e1
cA,ek1dt3、连串反应
dcdcAdck1cA ;Bk1cAk2cB ;ck2cB dtdtdt
二、复合反应机理近似处理方法
1、平衡态法 对于AB2k1D k1k
DC ;若k1k1k2,则反应物与中间物达成平衡。
cDKccAcB ;
dcCk2cDk2KccAcBkcAcB dt2、稳态法 对于AB2k1D k1k
DC ;若k1k1k2,则中间物的浓度维持微小量不变。
kccdcD0k1cAcBk1cDk2cD ;cD1AB
k2k1dtdcCkkk2cD12cAcB dtk2k
1三、链反应与爆炸半岛
1、链反应
分为直链反应和支链反应;链引发、链传递、链终止。
2、爆炸半岛
常见可燃气体在空气中的爆炸限。