物理化學(上冊)

前言

　　本書是在總結多年來本科物理化學教學工作的基礎上編寫的，它適用于以物理化學為主干課程的化學、化工各類專業(yè)。本書除緒論外，共分氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、統(tǒng)計熱力學基礎及熵的統(tǒng)計意義、溶液熱力學、相平衡、化學平衡、電解質溶液、電化學平衡、電極過程動力學、表面化學與膠體的基本知識、化學動力學基礎等12章。本書對內(nèi)容的難點力爭詳盡的解釋，以期降低讀者在學習過程中的難度?！　泄谝?的章節(jié)分為兩類：一類是內(nèi)容難度較小，一般可以通過學生自學達到基本要求；另一類則是內(nèi)容超出教學要求，是為學有余力或對本學科極有興趣的部分學生準備的。總之，以*標出的章節(jié)教師可根據(jù)學時情況和學生的具體條件進行較靈活的安排，或安排學生自學，或以講座形式講授。這對培養(yǎng)學生的自學能力和因材施教都是有幫助的?！　械牧亢凸剑宦刹捎脟曳ǘㄓ嬃繂挝患癝I單位制。為了利于讀者掌握基本內(nèi)容，書中的基本公式均以*標出。對于這些公式，要求在理解的基礎上記憶，以便熟練地應用?！　”緯?jīng)薛方渝教授詳細審校，劉蕓教授和孫賢達副教授曾閱讀過部分初稿并提出了寶貴意見。編者在此深致謝意。　　由于編者水平有限，書中難免存在不當之處甚至錯誤，熱切希望讀者多提意見，以利進一步改進和提高。

內(nèi)容概要

本書為上冊，包括第一至第七章，內(nèi)容有緒論、氣體、熱力學，溶液熱力學、相平衡和化學平衡等。

書籍目錄

緒論一、什么是物理化學二、物理化學的研究內(nèi)容三、物理化學的學習方法四、數(shù)學知識第一章 氣體第一節(jié) 理想氣體一、理想氣體狀態(tài)方程二、分壓定律第二節(jié) 實際氣體一、實際氣體對于理想氣體的偏差二、實際氣體的狀態(tài)方程三、對比狀態(tài)原理四、用壓縮因子圖計算實際氣體習題第二章 熱力學第一定律第一節(jié) 基本概念一、系統(tǒng)與環(huán)境二、熱力學平衡狀態(tài)三、平衡狀態(tài)的描述與狀態(tài)函數(shù)四、過程和途徑五、熱量和功第二節(jié) 熱力學第一定律一、內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)二、封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的數(shù)學表達式第三節(jié) 功的計算一、功的分類二、體積功的計算三、功與過程四、可逆過程第四節(jié) 熱的計算一、等容熱效應二、等壓熱效應和焓三、熱容及簡單變溫過程熱的計算四、相變熱五、混合熱第五節(jié) 第一定律對于理想氣體的應用一、理想氣體的內(nèi)能和焓二、理想氣體的熱容三、理想氣體的絕熱過程第六節(jié) 第一定律對于實際氣體的應用一、節(jié)流過程及其特點二、Joule—Thomson系數(shù)及其應用三、實際氣體的內(nèi)能和焓第七節(jié) 第一定律對于化學反應的應用——熱化學一、化學反應進度二、化學反應的熱效應三、反應熱的計算四、反應熱的測量五、反應熱與溫度的關系六、非等溫反應系統(tǒng)習題第三章 熱力學第二定律第一節(jié) 自發(fā)過程的共同特征一、自發(fā)過程的方向和限度二、自發(fā)過程的共同特征第二節(jié) 熱力學第二定律第三節(jié) Carnot循環(huán)和Carnot定理一、Carnot循環(huán)的效率二、Carnot定理及其推論第四節(jié) 熵一、熵的導出二、熱力學第二定律的數(shù)學表達式——Clausius不等式第五節(jié) 熵增加原理第六節(jié) 熵變的計算一、簡單物理過程的熵變二、相變過程的熵變?nèi)?、混合過程的熵變四、環(huán)境熵變第七節(jié) 熱力學第三定律和規(guī)定熵一、Netnst熱定理二、熱力學第三定律三、規(guī)定熵的計算四、化學反應的熵變第八節(jié) Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù)一、Helmholtz函數(shù)及Helmholtz函數(shù)減少原理二、Gibbs函數(shù)及Gibbs函數(shù)減少原理三、關于判據(jù)的總結四、功和熱在特定條件下與狀態(tài)函數(shù)變的關系第九節(jié) 各熱力學函數(shù)間的關系一、Gibbs公式二、對應系數(shù)關系式三、Maxwell關系式四、基本關系式的應用第十節(jié) △G及AA的計算一、簡單物理變化過程的AG和AA二、相變過程的AG和AA三、混合過程的AG四、△G隨丁的變化習題第四章 統(tǒng)計熱力學基礎及熵的統(tǒng)計意義第一節(jié) 概論一、什么是統(tǒng)計熱力學二、統(tǒng)計系統(tǒng)的分類三、數(shù)學知識第二節(jié) 分子的運動形式和能級公式一、分子的運動形式二、平動能級三、雙原子分子的轉動能級四、振動能級五、電子運動能級和核運動能級第三節(jié) 粒子的能量分布和系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)一、能量分布二、定域子系的微觀狀態(tài)數(shù)三、離域子系的微觀狀態(tài)數(shù)四、統(tǒng)計力學的兩個基本假定第四節(jié) 熵的統(tǒng)計意義第五節(jié) Boltzmann分布定律一、Boltzmann分布定律二、分子配分函數(shù)第六節(jié) 熱力學狀態(tài)函數(shù)的配分函數(shù)表示式一、離域子系的狀態(tài)函數(shù)二、定域子系的狀態(tài)函數(shù)第七節(jié) 分子配分函數(shù)的計算一、配分函數(shù)的析因子二、平動配分函數(shù)三、轉動配分函數(shù)四、振動配分函數(shù)五、零點能的選擇所產(chǎn)生的影響六、電子配分函數(shù)七、核配分函數(shù)第八節(jié) 統(tǒng)計熱力學對于理想氣體的應用舉例一、理想氣體狀態(tài)方程的導出二、關于理想氣體內(nèi)能和熱容的討論第九節(jié) 統(tǒng)計熵一、平動熵二、轉動熵三、振動熵習題第五章 溶液熱力學第六章 相平衡第七章 化學平衡習題答案附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　首先將一個配好的稀溶液做降溫實驗，當降到稍低于水的冰點的某個溫度時開始析出極少量冰晶，記錄下此時之溫度。然后繼續(xù)冷卻，系統(tǒng)溫度逐漸降低分別測定一系列溫度下對應的溶液濃度，在圖上得到一系列與冰平衡共存的溶液的相點。當溫度降至254．9K時，溶液中含鹽量為39．8％。此后再繼續(xù)冷卻，結晶過程繼續(xù)進行，但溫度及溶液濃度保持不變。這表明此時系統(tǒng)處于三相線，為冰、鹽和溶液（39．8％）三相共存。連接這一系列液相點，得水溶液的凝固點曲線ME。另外再在較高溫度下配制一個高濃度溶液做降溫實驗。當降溫至某溫度時開始有鹽晶析出，表明溶液已成飽和。然后逐漸降溫，測定一系列溫度下飽和溶液的濃度（溶解度），得到一系列的液相點。當溫度降至254．9K時，測得溶解度為39．8％，說明E點是此時的液相點。此后溫度不再降低。將一系列液相點連接起來，得溶解度曲線NE。將三相線的三個相點連接起來得水平的三相線。此圖中各相區(qū)的意義已在圖中填出?！　≡谝欢▔毫ο?，系統(tǒng)的低共熔點在相圖中的位置決定于兩個組分本身。不可人為指定，只能由實驗測定。表6—4列出了一些水一鹽系統(tǒng)低共熔點的數(shù)據(jù)?！　∷畸}系統(tǒng)的相圖在工業(yè)上和實驗室里有較廣泛的應用。許多化工生產(chǎn)中，常用CaClz水溶液作為冷源在換熱器中將某些氣體液化。為使CaCl2水溶液能在較低的溫度時不致結冰，應將溶液濃度配制在29．9％附近。因為相圖中低共熔混合物的組成為29．9％，溶液濃度過大或過小都將使其更容易結冰。

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