物理化學(xué)

前言

　　20世紀(jì)70年代以來，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，以知識創(chuàng)新和新技術(shù)變革為基本特征的知識經(jīng)濟(jì)和信息化社會給人們帶來巨大的影響和挑戰(zhàn)，并由此引發(fā)了社會各領(lǐng)域的深層次變革。在教育領(lǐng)域，這些挑戰(zhàn)和深層次變革帶來的影響，最為核心、最為根本的，莫過于人才觀、質(zhì)量觀和教育觀的轉(zhuǎn)變與重樹，“培養(yǎng)什么樣的人和怎樣培養(yǎng)人”成為這一時期我國教育改革與發(fā)展不可回避的時代命題。如何回應(yīng)這一時代命題？從普通民眾到教育工作者，從教育部門到高等院校，從中央到地方，人們都在思索，都在求解。在這樣的背景下，世紀(jì)之交，我國在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域率先吹響了回應(yīng)號角，掀起了新一輪的課程改革，力圖以課程改革為核心環(huán)節(jié)和突破口，打通一條培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才的革新之路?！　∪欢?，要打通這樣一條路并非一帆風(fēng)順。新課程改革的推行和實施，并不像當(dāng)初想象的那樣容易，即通過對原有的教師進(jìn)行培訓(xùn)自然就可以達(dá)成。事實證明，僅僅通過培訓(xùn)來推行新課程改革是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為新課程改革是全方位的，涉及教育觀、教師觀、學(xué)生觀、課程觀、教學(xué)觀等一系列從教育理論到教學(xué)實踐的全面變革和轉(zhuǎn)向，特別是一線教師和新教師對新課程改革全新理念的深刻理解和全面把握以及將之轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У慕逃虒W(xué)實踐行為不可能在短期內(nèi)做到，它需要從師資培養(yǎng)的源頭做起，即重新檢視傳統(tǒng)師范教育的人才培養(yǎng)理念、體制機(jī)制和模式，將職前教師教育改革（師范教育）與基礎(chǔ)教育新課程改革實質(zhì)性地對接起來，主動搭建和打造適應(yīng)基礎(chǔ)教育新課程改革與實施要求的師資培養(yǎng)平臺。如何將職前教師教育改革（師范教育）與基礎(chǔ)教育新課程改革進(jìn)行實質(zhì)性的對接，如何搭建和打造這個平臺？這些問題無疑要落實到教師教育改革與實踐的頭上，而作為地方基礎(chǔ)教育師資培養(yǎng)的主體和推動基礎(chǔ)教育改革發(fā)展的中堅力量，地方高師院校必須主動出擊，以理論探索和實踐行動的勇氣與自信作出積極回應(yīng)?！　≡陂_放的教師教育體制下，非師范院校向師范橫向擴(kuò)展以及師范院校也走“師范與非師范共同發(fā)展的道路”，在一定程度上已經(jīng)或正在淡化和沖擊著教師教育的特色和內(nèi)涵，地方高師院校逐漸遠(yuǎn)離自己的本色，服務(wù)基礎(chǔ)教育的能力和特點受到了弱化。為此，高師院校必須打造能夠支撐和彰顯特色的平臺，其中最為核心的，就是要在實踐探索的基礎(chǔ)上編寫緊扣基礎(chǔ)教育改革發(fā)展需要同時又符合自身改革發(fā)展需要和突出“師范個性”的校本系列教材。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)21世紀(jì)地方性高等院校的辦學(xué)特點以及人才培養(yǎng)需要體現(xiàn)的知識、能力和素質(zhì)的統(tǒng)一要求，由有多年教學(xué)經(jīng)驗的教師編寫，力求基礎(chǔ)理論與應(yīng)用并舉，兼顧傳統(tǒng)學(xué)科與新技術(shù)，既全面系統(tǒng)地闡述了物理化學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)理論，又注重介紹物理化學(xué)理論知識在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。全書共介紹了熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、統(tǒng)計熱力學(xué)、多組分體系熱力學(xué)、相平衡、化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液、化學(xué)動力學(xué)、界面化學(xué)、膠體分散體系和大分子溶液等內(nèi)容。    該書可作為高等師范院校及地方性本科院校各專業(yè)物理化學(xué)課程的教材，也可供其他高等院校有關(guān)專業(yè)參考使用。

書籍目錄

緒論  0.1  物理化學(xué)的內(nèi)容和意義  0.2  物理化學(xué)的形成和發(fā)展  0.3  物理化學(xué)的研究方法  0.4  怎樣學(xué)好物理化學(xué)第一章  熱力學(xué)第一定律  1.1  熱力學(xué)基本概念  1.2  熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用  1.3  準(zhǔn)靜態(tài)與可逆過程  1.4  焓與熱容  1.5  熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用  1.6  實際氣體  1.7  熱化學(xué)  1.8  幾種熱效應(yīng)  1.9  反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系——基爾霍夫方程  思考題  習(xí)題第二章  熱力學(xué)第二定律  2.1  自發(fā)過程的共同特征  2.2  熱力學(xué)第二定律  2.3  卡諾循環(huán)和卡諾定理  2.4  熵的概念  2.5  克勞修斯不等式和熵判據(jù)  2.6  熵變的計算  2.7  熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)——熵的統(tǒng)計意義  2.8  亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能  2.9  變化方向和平衡條件  2.10  幾個熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系式  2.11  △G和△F的計算  2.12  熱力學(xué)第三定律  思考題  習(xí)題第三章  統(tǒng)計熱力學(xué)初步  3.1  概論  3.2  統(tǒng)計力學(xué)基礎(chǔ)知識  3.3  玻爾茲曼統(tǒng)計  3.4  配分函數(shù)  3.5  配分函數(shù)的計算及對熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)  3.6  非定位體系配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系  3.7  定位體系配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系  3.8  零點能選擇所產(chǎn)生的影響。  3.9  理想氣體熱力學(xué)函數(shù)的計算  3.10  熱力學(xué)定律的統(tǒng)計力學(xué)解釋  思考題  習(xí)題第四章  多組分體系熱力學(xué)  4.1  溶液組成的表示方法  4.2  稀溶液中的經(jīng)驗定律  4.3  多組分體系的偏摩爾量  4.4  多組分體系熱力學(xué)關(guān)系與化學(xué)勢  4.5  混合氣體中各組分的化學(xué)勢  4.6  理想液態(tài)混合物體系  4.7  理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢  4.8  稀溶液的依數(shù)性  4.9  杜亥姆-馬居爾公式  4.10  非理想溶液  4.11  分配定律  思考題  習(xí)題第五章  相平衡  5.1  多相平衡一般條件  5.2  相律  5.3  單組分體系相平衡  5.4  二組分雙液體系相圖及應(yīng)用  5.5  部分互溶雙液系  5.6  簡單低共熔混合物的固-液體系  5.7  有固溶體生成的固-液體系  5.8  三組分體系  思考題  習(xí)題第六章  化學(xué)平衡  6.1  化學(xué)平衡條件和反應(yīng)親和勢  6.2  化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式  6.3  平衡常數(shù)的表示  6.4  復(fù)相化學(xué)平衡  6.5  平衡常數(shù)的測定和平衡轉(zhuǎn)化率的計算  6.6  標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能  6.7  溫度、壓力及惰性氣體對化學(xué)平衡的影響  6.8  同時平衡  6.9  近似計算  6.10  生物能學(xué)簡介  思考題  習(xí)題第七章  電解質(zhì)溶液  7.1  離子的遷移和遷移數(shù)  7.2  電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)  7.3  離子獨立運動定律及無限稀釋摩爾電導(dǎo)率的計算  7.4  電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用  7.5  強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介  思考題  習(xí)題第八章  可逆電池的電動勢及其應(yīng)用  8.1  可逆電池  8.2  可逆電極的種類  8.3  電動勢的測定  8.4  可逆電池的表示  8.5  可逆電池的熱力學(xué)  8.6  電動勢產(chǎn)生的機(jī)理  8.7  電極電勢和電池電動勢  8.8  濃差電池電勢  8.9  電池電動勢的應(yīng)用  8.10  電勢-pH圖及應(yīng)用  8.11  生物電化學(xué)簡介  思考題  習(xí)題第九章  電解與極化作用  9.1  分解電壓  9.2  極化作用  9.3  電解時電極上的反應(yīng)  9.4  金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐  9.5  化學(xué)電源  9.6  生物質(zhì)能簡介  思考題  習(xí)題第十章  化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)  10.1  反應(yīng)速率的表示與測定  10.2  反應(yīng)速率方程與反應(yīng)級數(shù)  10.3  具有簡單級數(shù)的反應(yīng)  10.4  反應(yīng)級數(shù)的測定  10.5  幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)  10.6  溫度對反應(yīng)速率的影響  10.7  活化能與反應(yīng)速率  10.8  鏈反應(yīng)  10.9  反應(yīng)機(jī)理的確定  思考題  習(xí)題第十一章  基元反應(yīng)速率理論  11.1  碰撞理論  11.2  過渡態(tài)理論  11.3  單分子反應(yīng)理論  思考題  習(xí)題第十二章  幾類不同特點反應(yīng)動力學(xué)  12.1  溶液中的反應(yīng)  12.2  光化學(xué)反應(yīng)  12.3  催化反應(yīng)動力學(xué)  思考題  習(xí)題第十三章  界面現(xiàn)象  13.1  表面吉布斯自由能和表面張力  13.2  彎曲液面的界面現(xiàn)象  13.3  液體界面的性質(zhì)  13.4  固-液界面現(xiàn)象  13.5  表面活性劑  13.6  固-氣吸附  13.7  氣-固催化反應(yīng)動力學(xué)  思考題  習(xí)題第十四章  膠體分散系統(tǒng)及粗分散系統(tǒng)  14.1  分散系統(tǒng)的分類  14.2  溶膠的制備及純化  14.3  溶膠的光學(xué)性質(zhì)  14.4  溶膠動力性質(zhì)  14.5  溶膠的電學(xué)性質(zhì)  14.6  溶膠的穩(wěn)定性和沉聚  14.7  大分子溶液  14.8  凝膠  14.9  乳狀液  14.10  泡沫  思考題  習(xí)題附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　熱力學(xué)是研究各種過程中能量相互轉(zhuǎn)換所遵循規(guī)律的科學(xué)。熱力學(xué)作為一門學(xué)科，它的形成和發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的歷史過程。其起源可以追溯到古希臘時期人們對熱本質(zhì)的爭論。那時候，由于人類對熱的認(rèn)識一直處在模糊的想象之中，自然不可能產(chǎn)生與其有關(guān)的正確理論。直到19世紀(jì)中葉，熱力學(xué)的理論才逐步形成，其主要標(biāo)志是在實驗基礎(chǔ)上建立了熱力學(xué)的科學(xué)理論，如熱力學(xué)第一、二定律的相繼建立。到20世紀(jì)初，熱力學(xué)理論日趨完善。期間又相繼建立了熱力學(xué)第三定律和熱力學(xué)第零定律。此時，熱力學(xué)已經(jīng)形成了比較完整的科學(xué)理論體系，并且不斷將成熟的理論滲透和應(yīng)用到其他學(xué)科之中，從而衍生出一些新的邊緣學(xué)科。例如，熱力學(xué)基本原理在化學(xué)過程和與化學(xué)有關(guān)的物理過程中應(yīng)用，便構(gòu)成了“化學(xué)熱力學(xué)”?！　』瘜W(xué)熱力學(xué)形成于19世紀(jì)末葉，是物理化學(xué)的重要組成部分。它主要研究和解決的問題包括：　　第一，研究化學(xué)過程以及與化學(xué)過程密切相關(guān)的物理過程中的能量相互轉(zhuǎn)化。例如，在化工生產(chǎn)中，要保證反應(yīng)在某一恒定溫度條件下進(jìn)行，就需要按反應(yīng)在單位時間內(nèi)放出或吸收多少熱的數(shù)據(jù)來設(shè)計移去或補(bǔ)充熱的裝置，才能控制反應(yīng)器的溫度。這就是能量相互轉(zhuǎn)化與衡算的問題?！　〉诙卸ɑ瘜W(xué)反應(yīng)或某一熱力學(xué)過程在一定條件下變化的方向和限度。例如，設(shè)計一種新物質(zhì)的合成，首先要根據(jù)熱力學(xué)方法按設(shè)想的反應(yīng)線路，計算其反應(yīng)的吉布斯自由能變化值，判定反應(yīng)按設(shè)計的線路是否有可能生成產(chǎn)物，這就是化學(xué)反應(yīng)的方向問題，也是化學(xué)熱力學(xué)需要解決的重要問題。如果反應(yīng)能沿產(chǎn)物方向進(jìn)行，其單位時間內(nèi)的產(chǎn)率是多少，在什么條件下進(jìn)行可以達(dá)到最高產(chǎn)率等問題，都屬于化學(xué)動力學(xué)解決的問題?！　崃W(xué)的研究方法是演繹法，即以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ)，經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理，建立一些熱力學(xué)函數(shù)，用來解決化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡以及能量交換等問題。在處理問題時采取宏觀方法，不需要知道體系的微觀運動，也不需要知道其變化細(xì)節(jié)，只需知道起始和終了的狀態(tài)。通過宏觀熱力學(xué)量的改變就可以得到許多普遍性結(jié)論。熱力學(xué)研究的對象是大量分子構(gòu)成的集合體，因此結(jié)論具有統(tǒng)計意義，能反映大量分子的平均行為，但不適用于個別分子的個體行為。

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