各配分函数的计算课件.ppt

,物理化学电子教案第七章统计热力学基础(南京大学第五版)新疆大学化学化工学院物理化学教研室刘月娥,各配分函数的计算物理化学电子教案第七章统计热力学基础(南京大学第五版)新疆大学化学化工学院物理化学教研室刘月娥内容选增第七章统计热力学初步7.1概论7.2 Boltzmann统计7.4配分函数7.5各配分函数的计算及对热力学函数的贡献7.7分子的全配分函数7.8用配分函数计算G和反应的平衡常数7.1概论1、经典热力学的优点与局限性2、统计热力学的研究方法和基本任务定位体系和非定位体系3、统计体系的分类独立粒子体系和相依粒子体系4、统计热力学的基本假定,内容选增第七章统计热力学初步7.1概论7.2 Boltzmann统计7.4配分函数7.5各配分函数的计算及对热力学函数的贡献7.7分子的全配分函数7.8用配分函数计算G和反应的平衡常数,7.1概论1、经典热力学的优点与局限性2、统计热力学的研究方法和基本任务定位体系和非定位体系3、统计体系的分类独立粒子体系和相依粒子体系4、统计热力学的基本假定,1、经典热力学的优点与局限性经典热力学的研究对象是含有大量粒子的宏观体系,它以热力学的两个定律为基础,利用标准生成焓、热容、标准熵等热力学数据,利用平衡体系各宏观性质之间的联系,进而预示系统变化过程自发进行的方向,限度热效应等。经典热力学是宏观方法,经典热力学具有高度的可靠性,这对于推动生产和科研起到了很大作用。由于经典热力学不是从物质微观结构来考虑问题,所以在处理热力学问题时不受人们对物质结构认识的影响,这是它的优点。但同时也表现了局限性。,1、经典热力学的优点与局限性经典热力学的局限性:经典热力学不能给出系统的微观性质与宏观性质之间的联系,统计热力学恰好在系统的微观性质与宏观性质之间架起了联系的桥梁s=kIng统计热力学是从系统内部粒子的微观性质及结构数据如核间距、键角、振动频率等出发,以粒子普遍遵循的力学规律为理论基础,用统计方法直接推算大量粒子运动的统计平均结果,得出系统各宏观性质的具体值。所以统计热力学弥补了经典热力学的不足,彼此联系,互相补充。统计热力学是微观方法研究大量粒子的宏观体系。,2、统计热力学的研究方法和基本任务研究方法物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运动的客观反应。虽然每个粒子都遵守力学定律,但是无法用力学中的微分方程去描述整个体系的运动状态,所以必须用统计学的方法。根据统计单位的力学性质(例如速度、动量、位置、振动、转动等),经过统计平均推求体系的热力学性质,将体系的微观性质与宏观性质联系起来这就是统计热力学的研究方法。,2、统计热力学的研究方法和基本任务基本任务:根据对物质结构的某些基本假定,以及实验所得的光谱数据,求得物质结构的一些基本常数,如核间距、键角、振动频率等,从而计算分子配分函数。再根据配分函数求出物质的热力学性质,这就是统计热力学的基本任务。,2、统计热力学的研究方法和基本任务该方法的优点:将体系的微观性质与宏观性质联系起来,对于简单分子计算结果常是令人满意的。不需要进行复杂的低温量热实验,就能求得相当准确的熵值。该方法的局限性:计算时必须假定结构的模型,而人们对物质结构的认识也在不断深化,这势必引入一定的近似性。另外,对大的复杂分子以及凝聚体系,计算尚有困难。,3、统计体系的分类(1)定位体系和非定位体系(按粒子是否可分辨)定位体系(localized system)定位体系又称为定域子体系,这种体系中的粒子彼此可以分辨。例如,在晶体中,粒子在固定的晶格位置上作振动,每个位置可以想象给予编号而加以区分,所以定位体系的微观态数是很大的。,3、统计体系的分类(1)定位体系和非定位体系(按粒子是否可分辨)非定位体系(non-localized system)非定位体系又称为离域子体系,基本粒子之间不可区分。例如,气体的分子,总是处于混乱运动之中,彼此无法分辨,所以气体是非定位体系,它的微观状态数在粒子数相同的情况下要比定位体系少得多。,