物理化學(xué)

前言

物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系人手來(lái)探求化學(xué)變化基本規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。化學(xué)變化表面上千變?nèi)f化，錯(cuò)綜復(fù)雜，究其本質(zhì)都是原子或原子團(tuán)的重新組合，舊的化學(xué)鍵斷裂，形成新的化學(xué)鍵。變化過(guò)程也并非雜亂無(wú)章，而是遵循了一定的規(guī)律性?；瘜W(xué)與物理學(xué)之間有著密切的聯(lián)系：化學(xué)運(yùn)動(dòng)中包含或伴隨有物理運(yùn)動(dòng)，物理因素的變化也可能引起化學(xué)變化，粒子的微觀(guān)物理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則直接決定了物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)能力。物理化學(xué)是勞動(dòng)人民通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，積累了大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)提出了不少需要解決的問(wèn)題，再經(jīng)科學(xué)家對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論概括所創(chuàng)立的。作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科分支，一般認(rèn)為其研究?jī)?nèi)容大致包括三個(gè)方面：①化學(xué)體系的宏觀(guān)平衡性質(zhì)  以熱力學(xué)三個(gè)基本定律為理論基礎(chǔ)，研究宏觀(guān)化學(xué)體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律性。主要研究體系在變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換，以及過(guò)程變化的方向和限度。對(duì)熱力學(xué)平衡體系，時(shí)間是一個(gè)不變的量。屬于這方面的內(nèi)容有化學(xué)熱力學(xué)、溶液、膠體和表面化學(xué)。②化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)  研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起體系中發(fā)生的化學(xué)變化過(guò)程的速率和變化機(jī)理。與熱力學(xué)平衡體系不同，此處時(shí)間是重要的變量。屬于這方面的內(nèi)容有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化、光化學(xué)和電化學(xué)（介于熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)之間）。③化學(xué)體系的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)  以量子理論為理論基礎(chǔ)，研究原子和分子的結(jié)構(gòu)，物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。屬于這方面的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)。組成物理化學(xué)的這三大部分，相互之間密切聯(lián)系，相互補(bǔ)充和完善。物理化學(xué)也是一門(mén)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，它建立在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，離開(kāi)實(shí)驗(yàn)也就無(wú)從談起物理化學(xué)。本書(shū)的教學(xué)內(nèi)容包括：熱力學(xué)基礎(chǔ)、能量的轉(zhuǎn)化及計(jì)算、過(guò)程變化方向判斷和平衡限度計(jì)算、物質(zhì)分離提純基礎(chǔ)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象與膠體、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。物理化學(xué)是高職化工、冶金、醫(yī)藥、環(huán)保等類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的主干課程。通過(guò)物理化學(xué)學(xué)習(xí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、規(guī)律會(huì)有更深入的了解，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其學(xué)習(xí)目的是：①進(jìn)一步擴(kuò)大知識(shí)面，打好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。了解化學(xué)變化過(guò)程中的一些基本規(guī)律，掌握處理熱力學(xué)問(wèn)題的方法。②學(xué)習(xí)前人提出問(wèn)題、考慮問(wèn)題和解決問(wèn)題的科學(xué)方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力，以便于自己在今后的工作和生產(chǎn)實(shí)踐中碰到類(lèi)似問(wèn)題時(shí)，能從中得到啟發(fā)和幫助。③通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解物理化學(xué)的一些實(shí)驗(yàn)方法，掌握一些基本操作技能、數(shù)據(jù)處理及相圖繪制，熟悉所使用的儀器設(shè)備，以便在將來(lái)的工作中加以選擇應(yīng)用。

內(nèi)容概要

　　本教材在框架上打破了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和需要組合了章節(jié)。遵循以“必需、夠用”為度的原則，摒棄了繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，突出了理論的實(shí)際應(yīng)用。語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要，概念清晰，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。對(duì)吉布斯等科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度及卓越的科學(xué)貢獻(xiàn)作了簡(jiǎn)介，意在激勵(lì)、鞭策青年學(xué)生求真務(wù)實(shí)、刻苦學(xué)習(xí)。書(shū)中的單位和物理量嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。除緒言外，全書(shū)共分為八章。內(nèi)容包含：熱力學(xué)基礎(chǔ)、能量的轉(zhuǎn)化及計(jì)算、過(guò)程變化方向判斷和平衡限度計(jì)算、物質(zhì)分離提純基礎(chǔ)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象與膠體、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。每章（實(shí)驗(yàn)除外）均配有學(xué)習(xí)目的與要求、思考題和習(xí)題?！　　陡呗毟邔?zhuān)“十一五”規(guī)劃教材：物理化學(xué)》可作為高職高專(zhuān)化學(xué)化工、醫(yī)藥、冶金、輕工、材料、環(huán)保類(lèi)專(zhuān)業(yè)教材，亦可作為廠(chǎng)礦企業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章　熱力學(xué)基礎(chǔ)1.1 理想氣體1.1.1 理想氣體概念1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程1.1.3 混合理想氣體性質(zhì)1.2 真實(shí)氣體1.2.1 真實(shí)氣體對(duì)理想氣體的偏差1.2.2　真實(shí)氣體狀態(tài)方程1.2.3 氣體的液化1.2.4 壓縮因子1.3 熱力學(xué)基本概念1.3.1 體系與環(huán)境1.3.2　體系性質(zhì)1.3.3　狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)1.3.4 熱力學(xué)平衡態(tài)1.3.5 過(guò)程與途徑1.3.6 熱1.3.7 功1.3.8 熱力學(xué)能思考題習(xí)題第2章　能量轉(zhuǎn)化及計(jì)算2.1 熱力學(xué)第一定律2.1.1　熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式2.1.2 焦耳實(shí)驗(yàn)2.2　過(guò)程熱的計(jì)算2.2.1 兩個(gè)特殊過(guò)程熱2.2.2 PVT變化過(guò)程熱的計(jì)算2.2.3　相變熱及其計(jì)算2.2.4 化學(xué)反應(yīng)熱及其計(jì)算2.3　體積功的計(jì)算2.3.1　恒外壓過(guò)程2.3.2 恒壓過(guò)程2.3.3　恒溫可逆過(guò)程2.3.4　理想氣體絕熱可逆過(guò)程思考題習(xí)題第3章　過(guò)程變化方向判斷和平衡限度計(jì)算3.1 熱力學(xué)第二定律3.1.1 自發(fā)過(guò)程及其特征3.1.2 熱力學(xué)第二定律3.2　熵及其判據(jù)3.2.1 卡諾循環(huán)3.2.2　熵3.3　熵變的計(jì)算3.3.1 p、V、T狀態(tài)變化過(guò)程熵變的計(jì)算3.3.2 相變化過(guò)程熵變的計(jì)算3.3.3 化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算3.4 吉布斯函數(shù)和亥姆霍茲函數(shù)3.4.1 吉布斯函數(shù)3.4.2 亥姆霍茲函數(shù)3.5 熱力學(xué)基本方程及麥克斯韋關(guān)系3.5.1 熱力學(xué)基本方程3.5.2 對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系式3.5.3 麥克斯韋關(guān)系式3.6　偏摩爾量與化學(xué)勢(shì)3.6.1 偏摩爾量3.6.2　化學(xué)勢(shì)及其判據(jù)3.6.3 理想氣體的化學(xué)勢(shì)3.7 等溫方程式與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)3.7.1 理想氣體反應(yīng)的等溫方程式3.7.2 理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)3.7.3 多相反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表示3.7.4 用不同方式表示的平衡常數(shù)之間的關(guān)系3.8 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及平衡組成的計(jì)算3.8.1 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算3.8.2 平衡組成的計(jì)算3.9 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系3.9.1 等壓方程式3.9.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為常數(shù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系3.9.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為溫度的函數(shù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系3.10 影響理想氣體反應(yīng)平衡的其他因素3.10.1 壓力對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡的影響3.10.2 惰性介質(zhì)對(duì)化學(xué)平衡的影響3.10.3反應(yīng)物的原料配比對(duì)平衡組成的影響思考題習(xí)題第4章　物質(zhì)分離提純基礎(chǔ)第5章　電化學(xué)第6章　表面現(xiàn)象與膠體第7章　化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第8章　物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章　熱力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目的與要求①理解理想氣體的概念，掌握理想氣體狀態(tài)方程及其應(yīng)用，掌握外推作圖法及其應(yīng)用。②掌握道爾頓分壓定律及其應(yīng)用和阿瑪格分體積定律。③明確實(shí)際氣體與理想氣體的差別，理解范德華方程的兩個(gè)修正項(xiàng)，掌握范德華方程的應(yīng)用，掌握氣體的液化及其臨界特性，掌握壓縮因子圖及其應(yīng)用。④理解熱力學(xué)基本概念，包括體系、環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、體系性質(zhì)、變化過(guò)程與途徑、熱力學(xué)平衡狀態(tài)、功、熱量、熱力學(xué)能等。⑤明確熱和功不是狀態(tài)函數(shù)，只有指明過(guò)程才有意義；熟悉熱與功符號(hào)的規(guī)定。物質(zhì)的聚集狀態(tài)一般可分為三種，即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。氣體和液體由于具有良好的流動(dòng)性，統(tǒng)稱(chēng)為流體。液體和固體常稱(chēng)為凝聚態(tài)，在一定條件下這三種狀態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化。液體和固體兩種凝聚態(tài)，其體積隨壓力和溫度的變化均較小，故在通常的物理化學(xué)計(jì)算中常忽略其體積隨壓力和溫度的變化。與凝聚態(tài)相比，氣體體積受溫度和壓力影響變化較大，因此一般的物理化學(xué)中只討論氣體的狀態(tài)方程。熱力學(xué)是物理化學(xué)的重要內(nèi)容之一，對(duì)于熱力學(xué)函數(shù)變化值計(jì)算的理論依據(jù)是狀態(tài)函數(shù)法，即狀態(tài)函數(shù)的變化值只取決于過(guò)程的始、末態(tài)而與中間所經(jīng)歷的途徑無(wú)關(guān)。因此本章要求，掌握理想氣體的pVT行為、理想氣體的模型；理解真實(shí)氣體的范德華方程；掌握熱力學(xué)基本概念。應(yīng)用本章所學(xué)的理論可解決化工生產(chǎn)過(guò)程中物料衡算的有關(guān)問(wèn)題。1.1 理想氣休1.1.1　理想氣體概念通常情況下，分子總是不停地以很高的速度無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)著，同時(shí)分子間存在著相互作用，相互作用包括分子之間的相互吸引與相互排斥。液體和固體的存在正是由于分子之間的相互吸引，而其難于壓縮，又證明了分子間在近距離時(shí)表現(xiàn)出的排斥作用；而氣體分子之間的距離較大，故分子間的相互作用較小。

編輯推薦

《高職高專(zhuān)"十一五"規(guī)劃教材?物理化學(xué)》可作為高職高專(zhuān)化學(xué)化工、醫(yī)藥、冶金、輕工、材料、環(huán)保類(lèi)專(zhuān)業(yè)教材，亦可作為廠(chǎng)礦企業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

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