物理化學(xué)

前言

　　物理化學(xué)研究所有物質(zhì)體系化學(xué)行為的原理和規(guī)律，涵蓋從微觀到宏觀，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、化學(xué)過程的機理及其行為控制的研究。物理化學(xué)是化學(xué)及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。　　物理化學(xué)是化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的一門重要基礎(chǔ)課。作為一門課程，它承擔(dān)著傳授物理化學(xué)專業(yè)知識和為其他課程提供理論基礎(chǔ)的基本功能；從教育理論的角度看，與其他任何一門課程一樣，它還承擔(dān)著訓(xùn)練學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力和實踐能力的重要職責(zé)。物理化學(xué)是化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快的學(xué)科之一，內(nèi)容極為豐富。作為教材，其承擔(dān)的知識功能和育人功能都必須得到充分體現(xiàn)。但是，在目前知識更新迅速和數(shù)量劇增的時代，有限篇幅的物理化學(xué)教材不可能囊括物理化學(xué)領(lǐng)域的所有知識，因此，在編寫教材時，如何在如此龐大的物理化學(xué)知識庫中篩選內(nèi)容是一個極其困難和極具挑戰(zhàn)性的課題。另外，下面幾個因素也應(yīng)當(dāng)予以考慮：一是經(jīng)過100多年的發(fā)展，物理化學(xué)已經(jīng)形成相當(dāng)完善和嚴(yán)密的理論體系，其基本內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)物理化學(xué)的這一特點；二是在向更高層次輸送人才時，物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科大多考查學(xué)生物理化學(xué)知識的掌握程度，其知識體系應(yīng)基本滿足要求；三是物理化學(xué)課程與其他課程的密切聯(lián)系和交叉滲透也必須予以兼顧，否則要么造成不能滿足提供理論基礎(chǔ)的要求、內(nèi)容脫節(jié)，要么會出現(xiàn)不必要的重復(fù)。四是一些物理化學(xué)的前沿領(lǐng)域也需要在教材中予以反映，以便學(xué)生能夠了解學(xué)科的最新進展?！　』谏鲜鲋笇?dǎo)思想，在認(rèn)真研究物理化學(xué)課程發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合長期的教學(xué)經(jīng)驗，我們精心編寫了這本物理化學(xué)教材。本書寫作分工如下：緒論、第1章和第2章由林憲杰編寫，第7～11章由許和允編寫，第3章、第4章和第6章由殷保華編寫，第5章、第12章和第14章由吳義芳編寫，第13章由邵軍編寫，全書由林憲杰統(tǒng)一定稿。　　感謝在本書編寫過程中給予指導(dǎo)幫助的所有專家；感謝科學(xué)出版社對本書出版給予支持。在本書編寫過程中，參考了國內(nèi)外出版的一些物理化學(xué)教材，在此一并向這些教材的作者表示感謝！　　作者雖認(rèn)真努力，但由于知識水平、理論水平和對現(xiàn)代教育觀念的理解能力有限，教材的編寫意圖可能沒有得到很好的體現(xiàn)，一些不妥的觀點及內(nèi)容的錯誤也在所難免，希望看到本書的同行專家和使用本書的讀者不吝賜教

內(nèi)容概要

《物理化學(xué)》是在山東省教育廳試點項目“物理化學(xué)課程改革”研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合長期的教學(xué)經(jīng)驗編寫而成的。全書共分14章，對化學(xué)熱力學(xué)、f{二學(xué)動力學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué)等內(nèi)容進行了系統(tǒng)的介紹，在保持物理化學(xué)理論體系的基礎(chǔ)上，力求簡明扼要，以便于在教學(xué)中使用，同時盡可能地反映物理化學(xué)的新進展?！　　段锢砘瘜W(xué)》可作為高等院?；瘜W(xué)、化工類專業(yè)物理化學(xué)課程的教材，亦可供生物、醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

前言第0章 緒論　0.1 物理化學(xué)的定義、形成和發(fā)展　0.2 物理化學(xué)研究的內(nèi)容和方法　0.3 物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法第1章 熱力學(xué)第-定律　1.1 熱力學(xué)基本概念　　1.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境　　1.1.2 系統(tǒng)的狀態(tài)、狀態(tài)性質(zhì)和狀態(tài)函數(shù)　　1.1.3 過程與途徑　　1.1.4 熱力學(xué)能(U)　　1.1.5 熱量和功　1.2 熱力學(xué)第-定律概述　　1.2.1 熱力學(xué)第-定律的表述　　1.2.2 熱力學(xué)第-定律的數(shù)學(xué)表達式　　1.2.3 熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)的證明　1.3 功與過程　　1.3.1 體積功的計算　　1.3.2 過程的可逆性　1.4 熱量與過程　　1.4.1 焓與熱容　　1.4.2 相變焓　　1.4.3 化學(xué)反應(yīng)焓變　1.5 熱力學(xué)第-定律對理想氣體的應(yīng)用　　1.5.1 熱力學(xué)能和焓與溫度的關(guān)系　　1.5.2 絕熱過程　1.6 理想氣體的卡諾循環(huán)　習(xí)題第2章 熱力學(xué)第二定律　2.1 自發(fā)過程的共同特征　　2.1.1 自發(fā)過程和非自發(fā)過程　　2.1.2 自發(fā)過程的共同特征　2.2 熱力學(xué)第二定律的表述　　2.2.1 克勞修斯說法　　2.2.2 開爾文說法　2.3 卡諾定理　　2.3.1 卡諾定理介紹　　2.3.2 卡諾定理的推論　　2.3.3 不可逆循環(huán)過程的熱溫商　2.4 熵的概念　　2.4.1 熵的引入　　2.4.2 克勞修斯不等式　　2.4.3 熵增原理　　2.4.4 熵的物理意義　2.5 熵變的計算　　2.5.1 簡單pVT化過程　　2.5.2 相變化　2.6 熱力學(xué)第三定律和規(guī)定熵　　2.6.1 熱力學(xué)第三定律　　2.6 2 規(guī)定熵　　2.6.3 化學(xué)反應(yīng)過程的熵變　2.7 亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能　　2.7.1 亥姆霍茲自由能　　2.7.2 吉布斯自由能　2.8 熱力學(xué)基本方程　　2.8.1 熱力學(xué)基本方程　　2.8.2 對應(yīng)系數(shù)關(guān)系式　　2.8.3 麥克斯韋關(guān)系式　2.9 △A與△G的計算和應(yīng)用　　2.9.1 理想氣體的恒溫過程　　2.9.2 吉布斯自由能與溫度的關(guān)系　　2.9.3 可逆相變　習(xí)題第3章 非平衡態(tài)熱力學(xué)簡介第4章 化學(xué)勢第5章 化學(xué)平衡第6章 相平衡第7章 電解質(zhì)溶液第8章 可逆電極過程第9章 不可逆電級過程第10章 化學(xué)動力學(xué)第11章 界面現(xiàn)象第12章 催化作用基礎(chǔ)第13章 膠體和高分子溶液第14章 統(tǒng)計勢力學(xué)附錄

章節(jié)摘錄

　　由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的系統(tǒng)稱為多組分系統(tǒng)。多組分系統(tǒng)可以是單相，也可以是多相，而對于多相系統(tǒng)可把它分成幾個單相系統(tǒng)來研究。我們主要討論多組分單相系統(tǒng)。多組分系統(tǒng)分為兩大類：溶液和混合物?！　∪芤菏侵竷煞N或兩種以上物質(zhì)均勻混合，彼此以分子或離子狀態(tài)分布時所形成的多組分均相系統(tǒng)。各個組分在熱力學(xué)上有不同的處理方法，它們有不同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，服從的經(jīng)驗規(guī)律也不同等。其中一種或數(shù)種物質(zhì)稱為溶劑，其他的稱為溶質(zhì)，溶質(zhì)溶解于溶劑中形成溶液。溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)差別特別懸殊。按聚集狀態(tài)溶液可分為氣態(tài)溶液（如萘溶解于高壓二氧化碳中）、液態(tài)溶液（如鹽水）、固態(tài)溶液（如單體溶解于聚合物中）。根據(jù)溶液中溶質(zhì)的導(dǎo)電性又可分為電解質(zhì)溶液（在電化學(xué)中討論）和非電解質(zhì)溶液?！　≡诙嘟M分均相系統(tǒng)中，溶質(zhì)和溶劑不加區(qū)分，其中任何組分都具有相同的性質(zhì)，每一組分在熱力學(xué)上都可以用相同的方法處理，它們有相同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，服從相同的經(jīng)驗規(guī)律等，這樣的系統(tǒng)就稱為混合物。按聚集狀態(tài)可分為氣態(tài)混合物（如氧氣和氮氣）、液態(tài)混合物（如對一二甲苯和鄰一二甲苯）、固態(tài)混合物（如金銅合金）?！　“凑斩嘟M分系統(tǒng)內(nèi)組分?jǐn)?shù)量（也稱質(zhì)點數(shù)目）的變化情況，可將多組分系統(tǒng)分為質(zhì)點數(shù)目不變的系統(tǒng)和質(zhì)點數(shù)目可變的系統(tǒng)。多組分無相變、無化學(xué)反應(yīng)的封閉系統(tǒng)屬于質(zhì)點數(shù)目不變系統(tǒng)；多組分有相變或化學(xué)變化的封閉系統(tǒng)以及敞開系統(tǒng)屬于質(zhì)點可變系統(tǒng)。本節(jié)討論的內(nèi)容適用于所有質(zhì)點數(shù)目可變系統(tǒng)，質(zhì)點數(shù)目不變系統(tǒng)為質(zhì)點數(shù)目可變系統(tǒng)的一個特例。　　4.1 偏摩爾量　　對純組分的系統(tǒng)或者是組分不變的單相系統(tǒng)。在系統(tǒng)的T、P一定的條件下有確定值。即在這種情況下，要描述系統(tǒng)的狀態(tài)只要兩個狀態(tài)函數(shù)（如T、P）就可以了。但對組分變化的多組分單相系統(tǒng)來說，規(guī)定了系統(tǒng)的T和p，其狀態(tài)并沒有確定，即其熱力學(xué)量并未確定，還必須規(guī)定系統(tǒng)中每一組分（物質(zhì)）的數(shù)量，才能確定系統(tǒng)的狀態(tài)?！　谓M分系統(tǒng)中的一些容量性質(zhì)如V、U、H、S、A、G都在右上角標(biāo)注“+”號，例如，用蝶。表示純物質(zhì)B的摩爾體積。

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