物理化學(xué)(上冊(cè))

前言

　　本書是在總結(jié)多年來(lái)本科物理化學(xué)教學(xué)工作的基礎(chǔ)上編寫的，它適用于以物理化學(xué)為主干課程的化學(xué)、化工各類專業(yè)。本書除緒論外，共分氣體、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)及熵的統(tǒng)計(jì)意義、溶液熱力學(xué)、相平衡、化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)平衡、電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)與膠體的基本知識(shí)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)等12章。本書對(duì)內(nèi)容的難點(diǎn)力爭(zhēng)詳盡的解釋，以期降低讀者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的難度。　　書中冠以*的章節(jié)分為兩類：一類是內(nèi)容難度較小，一般可以通過(guò)學(xué)生自學(xué)達(dá)到基本要求；另一類則是內(nèi)容超出教學(xué)要求，是為學(xué)有余力或?qū)Ρ緦W(xué)科極有興趣的部分學(xué)生準(zhǔn)備的?？傊?標(biāo)出的章節(jié)教師可根據(jù)學(xué)時(shí)情況和學(xué)生的具體條件進(jìn)行較靈活的安排，或安排學(xué)生自學(xué)，或以講座形式講授。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和因材施教都是有幫助的?！　械牧亢凸剑宦刹捎脟?guó)家法定計(jì)量單位及SI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(biāo)出。對(duì)于這些公式，要求在理解的基礎(chǔ)上記憶，以便熟練地應(yīng)用?！　”緯?jīng)薛方渝教授詳細(xì)審校，劉蕓教授和孫賢達(dá)副教授曾閱讀過(guò)部分初稿并提出了寶貴意見(jiàn)。編者在此深致謝意。　　由于編者水平有限，書中難免存在不當(dāng)之處甚至錯(cuò)誤，熱切希望讀者多提意見(jiàn)，以利進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

內(nèi)容概要

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

書籍目錄

緒論一、什么是物理化學(xué)二、物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容三、物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法四、數(shù)學(xué)知識(shí)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(shí)際氣體一、實(shí)際氣體對(duì)于理想氣體的偏差二、實(shí)際氣體的狀態(tài)方程三、對(duì)比狀態(tài)原理四、用壓縮因子圖計(jì)算實(shí)際氣體習(xí)題第二章 熱力學(xué)第一定律第一節(jié) 基本概念一、系統(tǒng)與環(huán)境二、熱力學(xué)平衡狀態(tài)三、平衡狀態(tài)的描述與狀態(tài)函數(shù)四、過(guò)程和途徑五、熱量和功第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律一、內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)二、封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式第三節(jié) 功的計(jì)算一、功的分類二、體積功的計(jì)算三、功與過(guò)程四、可逆過(guò)程第四節(jié) 熱的計(jì)算一、等容熱效應(yīng)二、等壓熱效應(yīng)和焓三、熱容及簡(jiǎn)單變溫過(guò)程熱的計(jì)算四、相變熱五、混合熱第五節(jié) 第一定律對(duì)于理想氣體的應(yīng)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(guò)程第六節(jié) 第一定律對(duì)于實(shí)際氣體的應(yīng)用一、節(jié)流過(guò)程及其特點(diǎn)二、Joule—Thomson系數(shù)及其應(yīng)用三、實(shí)際氣體的內(nèi)能和焓第七節(jié) 第一定律對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用——熱化學(xué)一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度二、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)三、反應(yīng)熱的計(jì)算四、反應(yīng)熱的測(cè)量五、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系六、非等溫反應(yīng)系統(tǒng)習(xí)題第三章 熱力學(xué)第二定律第一節(jié) 自發(fā)過(guò)程的共同特征一、自發(fā)過(guò)程的方向和限度二、自發(fā)過(guò)程的共同特征第二節(jié) 熱力學(xué)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(dǎo)出二、熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式——Clausius不等式第五節(jié) 熵增加原理第六節(jié) 熵變的計(jì)算一、簡(jiǎn)單物理過(guò)程的熵變二、相變過(guò)程的熵變?nèi)?、混合過(guò)程的熵變四、環(huán)境熵變第七節(jié) 熱力學(xué)第三定律和規(guī)定熵一、Netnst熱定理二、熱力學(xué)第三定律三、規(guī)定熵的計(jì)算四、化學(xué)反應(yīng)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(guān)于判據(jù)的總結(jié)四、功和熱在特定條件下與狀態(tài)函數(shù)變的關(guān)系第九節(jié) 各熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系一、Gibbs公式二、對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系式三、Maxwell關(guān)系式四、基本關(guān)系式的應(yīng)用第十節(jié) △G及AA的計(jì)算一、簡(jiǎn)單物理變化過(guò)程的AG和AA二、相變過(guò)程的AG和AA三、混合過(guò)程的AG四、△G隨丁的變化習(xí)題第四章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)及熵的統(tǒng)計(jì)意義第一節(jié) 概論一、什么是統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)二、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的分類三、數(shù)學(xué)知識(shí)第二節(jié) 分子的運(yùn)動(dòng)形式和能級(jí)公式一、分子的運(yùn)動(dòng)形式二、平動(dòng)能級(jí)三、雙原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)四、振動(dòng)能級(jí)五、電子運(yùn)動(dòng)能級(jí)和核運(yùn)動(dòng)能級(jí)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(jì)力學(xué)的兩個(gè)基本假定第四節(jié) 熵的統(tǒng)計(jì)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(xué)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(jì)算一、配分函數(shù)的析因子二、平動(dòng)配分函數(shù)三、轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)四、振動(dòng)配分函數(shù)五、零點(diǎn)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(jì)熱力學(xué)對(duì)于理想氣體的應(yīng)用舉例一、理想氣體狀態(tài)方程的導(dǎo)出二、關(guān)于理想氣體內(nèi)能和熱容的討論第九節(jié) 統(tǒng)計(jì)熵一、平動(dòng)熵二、轉(zhuǎn)動(dòng)熵三、振動(dòng)熵習(xí)題第五章 溶液熱力學(xué)第六章 相平衡第七章 化學(xué)平衡習(xí)題答案附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　首先將一個(gè)配好的稀溶液做降溫實(shí)驗(yàn)，當(dāng)降到稍低于水的冰點(diǎn)的某個(gè)溫度時(shí)開(kāi)始析出極少量冰晶，記錄下此時(shí)之溫度。然后繼續(xù)冷卻，系統(tǒng)溫度逐漸降低分別測(cè)定一系列溫度下對(duì)應(yīng)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(diǎn)。當(dāng)溫度降至254．9K時(shí)，溶液中含鹽量為39．8％。此后再繼續(xù)冷卻，結(jié)晶過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，但溫度及溶液濃度保持不變。這表明此時(shí)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(diǎn)，得水溶液的凝固點(diǎn)曲線ME。另外再在較高溫度下配制一個(gè)高濃度溶液做降溫實(shí)驗(yàn)。當(dāng)降溫至某溫度時(shí)開(kāi)始有鹽晶析出，表明溶液已成飽和。然后逐漸降溫，測(cè)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(diǎn)。當(dāng)溫度降至254．9K時(shí)，測(cè)得溶解度為39．8％，說(shuō)明E點(diǎn)是此時(shí)的液相點(diǎn)。此后溫度不再降低。將一系列液相點(diǎn)連接起來(lái)，得溶解度曲線NE。將三相線的三個(gè)相點(diǎn)連接起來(lái)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拢到y(tǒng)的低共熔點(diǎn)在相圖中的位置決定于兩個(gè)組分本身。不可人為指定，只能由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。表6—4列出了一些水一鹽系統(tǒng)低共熔點(diǎn)的數(shù)據(jù)?！　∷畸}系統(tǒng)的相圖在工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室里有較廣泛的應(yīng)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(shí)不致結(jié)冰，應(yīng)將溶液濃度配制在29．9％附近。因?yàn)橄鄨D中低共熔混合物的組成為29．9％，溶液濃度過(guò)大或過(guò)小都將使其更容易結(jié)冰。

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