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物理化學(第六版) 版權信息
- ISBN：9787030640154
- 條形碼：9787030640154 ; 978-7-03-064015-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
物理化學(第六版) 內容簡介
本書集編者多年教學成果和經驗總結，兼顧經典理論和學科發展，體現農林特色，利用少學時提綱挈領地向生物工程、食品科學和環境科學等與化學相關專業學生介紹物理化學的基本內容、方法和應用，強調基本概念和公式的物理意義，使其成為農林各專業學生學習基礎課與專業課之間承上啟下的橋梁。全書共12章，內容包括化學熱力學基礎、化學動力學、電化學、表面物理化學、膠體化學、結構化學等。每章均附有重難點的教學視頻和反映學科進展的閱讀資料，有利于學生主動學習和拓寬視野。
物理化學(第六版) 目錄
目錄
第六版前言
第五版前言
第四版前言
第三版前言
第二版前言
**版前言
緒論1
第1章化學熱力學基礎3
1.1熱力學的能量守恒原理3
1.1.1基本概念3
1.1.2熱力學**定律5
1.2可逆過程與*大功6
1.2.1功與過程的關系6
1.2.2可逆過程的特點7
1.3熱與過程8
1.3.1定容熱QV8
1.3.2定壓熱Qp8
1.3.3相變熱(焓)8
1.3.4熱容8
1.3.5熱容與溫度的關系9
1.4理想氣體的熱力學9
1.4.1焦耳實驗9
1.4.2理想氣體ΔU、ΔH的計算10
1.4.3理想氣體的Cp，m與CV，m的關系10
1.4.4理想氣體的絕熱可逆過程11
1.5化學反應熱11
1.5.1化學反應熱的含義11
1.5.2反應進度11
1.5.3定壓反應熱Qp與定容反應熱QV的關系13
1.5.4熱化學方程式14
1.5.5赫斯定律14
1.5.6幾種反應熱15
1.5.7反應熱與溫度的關系17
1.6自發過程的特點與熱力學第二定律18
1.6.1自發過程的特點18
1.6.2熱力學第二定律18
1.7熵增加原理與化學反應方向18
1.7.1卡諾定理18
1.7.2可逆過程的熱溫商與熵變19
1.7.3不可逆過程的熱溫商與熵變20
1.7.4熱力學第二定律的數學表達式21
1.7.5熵增加原理21
1.7.6熵變的計算21
1.8化學反應的熵變25
1.8.1熱力學第三定律25
1.8.2物質的規定熵ST和標準熵Sm(T)25
1.8.3化學反應熵變的計算26
*1.9熵的統計意義26
1.9.1概率概念26
1.9.2熵的統計意義27
1.9.3熵與混亂度的關系27
習題29
第2章自由能、化學勢和溶液31
2.1自由能判據31
2.1.1熱力學**、第二定律聯合式31
2.1.2吉布斯自由能及判據31
2.1.3亥姆霍茲自由能及判據32
2.2吉布斯自由能與溫度、壓力的關系32
2.2.1熱力學函數間的關系32
2.2.2熱力學基本關系式33
2.2.3吉布斯自由能隨溫度的變化33
2.2.4吉布斯自由能隨壓力的變化34
2.3ΔG的計算34
2.3.1簡單的p、V、T變化過程ΔG的計算34
2.3.2相變過程ΔG的計算35
2.3.3化學反應ΔrGm的計算35
2.4偏摩爾量36
2.4.1偏摩爾量的定義36
2.4.2偏摩爾量的集合公式37
2.5化學勢37
2.5.1偏摩爾吉布斯自由能——化學勢37
2.5.2化學勢與溫度和壓力的關系38
2.5.3化學勢在相平衡中的應用38
2.6氣體的化學勢與標準態39
2.6.1理想氣體的化學勢39
2.6.2實際氣體的化學勢40
2.7溶液中各組分的化學勢40
2.7.1稀溶液的兩個實驗定律41
2.7.2理想溶液中各組分的化學勢41
2.7.3稀溶液中各組分的化學勢42
2.7.4理想溶液的通性43
2.7.5非理想溶液中各組分的化學勢44
2.8稀溶液的依數性45
2.8.1滲透壓45
2.8.2凝固點降低46
2.8.3沸點升高48
2.9分配定律及其應用48
2.9.1分配定律48
2.9.2萃取49
習題50
第3章相平衡52
3.1相律52
3.1.1基本概念52
3.1.2相律53
3.2單組分體系54
3.2.1克拉貝龍方程54
3.2.2水的相圖56
3.3二組分雙液體系57
3.3.1理想完全互溶雙液系57
3.3.2非理想完全互溶雙液系60
3.3.3部分互溶雙液系61
3.3.4完全不互溶雙液系61
3.4二組分固-液體系63
3.4.1熱分析法63
3.4.2溶解度法64
習題66
第4章化學平衡67
4.1化學反應的方向及限度67
4.1.1化學反應的方向67
4.1.2化學反應的限度68
4.2化學反應等溫式及化學反應的平衡常數68
4.2.1化學反應等溫式與化學反應平衡常數68
4.2.2使用標準平衡常數的注意事項69
4.3平衡常數的測定和計算70
4.3.1平衡常數的測定70
4.3.2平衡常數的計算71
4.4影響化學平衡的因素73
4.5生化反應的標準態和平衡常數74
習題76
第5章電解質溶液78
5.1離子的電遷移78
5.1.1電解質溶液的導電機理78
5.1.2法拉第定律79
5.1.3離子的電遷移79
5.2電導及其應用80
5.2.1電導、電導率與摩爾電導率80
5.2.2電導的測定81
5.2.3強電解質溶液的電導率、摩爾電導率與濃度的關系81
5.2.4離子獨立運動定律及離子摩爾電導率82
5.2.5電導測定的應用84
5.3強電解質溶液的活度及活度系數86
5.3.1活度和活度系數86
5.3.2影響離子平均活度系數的因素87
5.4強電解質溶液理論88
5.4.1離子氛模型88
5.4.2德拜-休克爾極限公式89
5.4.3翁薩格理論90
習題91
第6章電化學93
6.1可逆電池93
6.1.1電池93
6.1.2可逆電池93
6.1.3可逆電極的類型和電極反應94
6.1.4電池表示法95
6.2電極電勢96
6.2.1電池電動勢的產生96
6.2.2電極電勢φ97
6.2.3能斯特公式98
6.3可逆電池熱力學99
6.3.1可逆電池電動勢與活度和平衡常數99
6.3.2電動勢與各熱力學量100
6.4電池電動勢的測定及其應用101
6.4.1對消法測電動勢101
6.4.2標準電池102
6.4.3電動勢測定的應用103
6.5電子活度及電勢-pH圖107
6.5.1電子活度107
6.5.2電勢-pH圖及應用109
6.6生化標準電極電勢111
*6.7不可逆電極過程112
6.7.1分解電壓112
6.7.2極化現象和超電勢114
6.7.3金屬腐蝕與防護117
習題120
第7章化學動力學122
7.1基本概念122
7.1.1化學反應速率122
7.1.2基元反應123
7.1.3反應級數123
7.1.4速率常數k123
7.1.5反應分子數123
7.2簡單級數反應124
7.2.1一級反應124
7.2.2二級反應124
*7.2.3三級反應和零級反應125
7.2.4反應級數的確定126
7.3溫度對反應速率的影響127
7.3.1阿倫尼烏斯公式127
7.3.2活化能Ea128
7.3.3活化能測定129
7.3.4求反應的適宜溫度129
7.4復合反應及近似處理130
7.4.1對峙反應130
7.4.2平行反應131
7.4.3連串反應131
*7.4.4鏈反應(連鎖反應)132
*7.4.5復合反應的近似處理132
7.5化學反應速率理論134
7.5.1碰撞理論134
7.5.2過渡態理論135
7.6快反應和現代化學動力學研究技術137
7.6.1快反應137
7.6.2弛豫方法137
7.6.3快速混合法138
7.6.4閃光光解技術138
7.6.5交叉分子束技術138
7.7催化劑139
7.7.1催化劑和催化作用139
*7.7.2均相催化140
7.7.3多相催化141
7.7.4化學振蕩141
*7.8酶催化反應142
7.8.1酶催化反應的特點142
7.8.2溫度和pH對酶催化反應速率的影響143
7.8.3酶催化反應的應用和模擬143
7.9光化學143
7.9.1光化學反應的基本規律144
7.9.2光化學反應的初級過程145
7.9.3光化學反應的次級過程和量子效率147
7.9.4光化學反應的動力學150
習題152
第8章表面物理化學154
8.1表面吉布斯自由能154
8.1.1比表面154
8.1.2比表面自由能和表面張力155
8.2彎曲液面的特性156
8.2.1彎曲液面的附加壓力156
8.2.2彎曲液面的蒸氣壓158
8.2.3亞穩態159
8.3溶液的表面吸附160
8.3.1溶液的表面張力160
8.3.2吉布斯吸附等溫式161
8.3.3吸附層上分子的定向排列161
8.4表面膜162
8.4.1不溶性單分子膜162
8.4.2生物膜163
8.5表面活性物質164
8.5.1表面活性物質的分類164
8.5.2表面活性物質的HLB值165
8.6膠束165
8.6.1表面活性物質的臨界膠束濃度165
8.6.2增溶作用166
8.7氣-固界面吸附166
8.7.1固體表面特性166
8.7.2吸附作用167
8.7.3吸附理論170
8.7.4吸附作用的應用172
8.8液-固界面吸附173
8.8.1溶液中吸附量的測定174
8.8.2稀溶液中溶質分子的吸附174
8.8.3電解質溶液中離子的吸附175
8.9潤濕作用175
8.9.1潤濕現象175
8.9.2接觸角與潤濕作用177
習題179
第9章膠體化學181
9.1分散體系181
*9.2溶膠的制備與凈化182
9.2.1溶膠的制備182
9.2.2溶膠的凈化183
9.3溶膠的光學性質184
9.3.1丁鐸爾效應184
9.3.2丁鐸爾效應的規律184
9.3.3超顯微鏡的原理和應用185
9.4溶膠的動力學性質185
9.4.1布朗運動185
9.4.2擴散186
9.4.3沉降與沉降平衡187
9.5溶膠的電學性質188
9.5.1電動現象188
9.5.2膠粒表面電荷的來源189
9.5.3雙電層結構189
9.5.4電動電勢191
9.6溶膠的流變性質191
9.6.1黏度192
9.6.2黏度的測定193
9.7溶膠的穩定性與聚沉193
9.7.1溶膠的穩定性193
9.7.2影響溶膠聚沉的因素194
9.8乳狀液與泡沫196
9.8.1乳狀液的類型197
9.8.2乳化劑與乳化作用197
*9.8.3乳狀液的類型理論198
9.8.4乳化劑的選擇199
9.8.5乳狀液的制備200
9.8.6乳狀液的轉型與破壞201
*9.8.7微乳狀液202
9.8.8泡沫202
9.9凝膠203
9.9.1凝膠的類型203
9.9.2膠凝作用204
9.9.3凝膠的性質205
第六版前言
第五版前言
第四版前言
第三版前言
第二版前言
**版前言
緒論1
第1章化學熱力學基礎3
1.1熱力學的能量守恒原理3
1.1.1基本概念3
1.1.2熱力學**定律5
1.2可逆過程與*大功6
1.2.1功與過程的關系6
1.2.2可逆過程的特點7
1.3熱與過程8
1.3.1定容熱QV8
1.3.2定壓熱Qp8
1.3.3相變熱(焓)8
1.3.4熱容8
1.3.5熱容與溫度的關系9
1.4理想氣體的熱力學9
1.4.1焦耳實驗9
1.4.2理想氣體ΔU、ΔH的計算10
1.4.3理想氣體的Cp，m與CV，m的關系10
1.4.4理想氣體的絕熱可逆過程11
1.5化學反應熱11
1.5.1化學反應熱的含義11
1.5.2反應進度11
1.5.3定壓反應熱Qp與定容反應熱QV的關系13
1.5.4熱化學方程式14
1.5.5赫斯定律14
1.5.6幾種反應熱15
1.5.7反應熱與溫度的關系17
1.6自發過程的特點與熱力學第二定律18
1.6.1自發過程的特點18
1.6.2熱力學第二定律18
1.7熵增加原理與化學反應方向18
1.7.1卡諾定理18
1.7.2可逆過程的熱溫商與熵變19
1.7.3不可逆過程的熱溫商與熵變20
1.7.4熱力學第二定律的數學表達式21
1.7.5熵增加原理21
1.7.6熵變的計算21
1.8化學反應的熵變25
1.8.1熱力學第三定律25
1.8.2物質的規定熵ST和標準熵Sm(T)25
1.8.3化學反應熵變的計算26
*1.9熵的統計意義26
1.9.1概率概念26
1.9.2熵的統計意義27
1.9.3熵與混亂度的關系27
習題29
第2章自由能、化學勢和溶液31
2.1自由能判據31
2.1.1熱力學**、第二定律聯合式31
2.1.2吉布斯自由能及判據31
2.1.3亥姆霍茲自由能及判據32
2.2吉布斯自由能與溫度、壓力的關系32
2.2.1熱力學函數間的關系32
2.2.2熱力學基本關系式33
2.2.3吉布斯自由能隨溫度的變化33
2.2.4吉布斯自由能隨壓力的變化34
2.3ΔG的計算34
2.3.1簡單的p、V、T變化過程ΔG的計算34
2.3.2相變過程ΔG的計算35
2.3.3化學反應ΔrGm的計算35
2.4偏摩爾量36
2.4.1偏摩爾量的定義36
2.4.2偏摩爾量的集合公式37
2.5化學勢37
2.5.1偏摩爾吉布斯自由能——化學勢37
2.5.2化學勢與溫度和壓力的關系38
2.5.3化學勢在相平衡中的應用38
2.6氣體的化學勢與標準態39
2.6.1理想氣體的化學勢39
2.6.2實際氣體的化學勢40
2.7溶液中各組分的化學勢40
2.7.1稀溶液的兩個實驗定律41
2.7.2理想溶液中各組分的化學勢41
2.7.3稀溶液中各組分的化學勢42
2.7.4理想溶液的通性43
2.7.5非理想溶液中各組分的化學勢44
2.8稀溶液的依數性45
2.8.1滲透壓45
2.8.2凝固點降低46
2.8.3沸點升高48
2.9分配定律及其應用48
2.9.1分配定律48
2.9.2萃取49
習題50
第3章相平衡52
3.1相律52
3.1.1基本概念52
3.1.2相律53
3.2單組分體系54
3.2.1克拉貝龍方程54
3.2.2水的相圖56
3.3二組分雙液體系57
3.3.1理想完全互溶雙液系57
3.3.2非理想完全互溶雙液系60
3.3.3部分互溶雙液系61
3.3.4完全不互溶雙液系61
3.4二組分固-液體系63
3.4.1熱分析法63
3.4.2溶解度法64
習題66
第4章化學平衡67
4.1化學反應的方向及限度67
4.1.1化學反應的方向67
4.1.2化學反應的限度68
4.2化學反應等溫式及化學反應的平衡常數68
4.2.1化學反應等溫式與化學反應平衡常數68
4.2.2使用標準平衡常數的注意事項69
4.3平衡常數的測定和計算70
4.3.1平衡常數的測定70
4.3.2平衡常數的計算71
4.4影響化學平衡的因素73
4.5生化反應的標準態和平衡常數74
習題76
第5章電解質溶液78
5.1離子的電遷移78
5.1.1電解質溶液的導電機理78
5.1.2法拉第定律79
5.1.3離子的電遷移79
5.2電導及其應用80
5.2.1電導、電導率與摩爾電導率80
5.2.2電導的測定81
5.2.3強電解質溶液的電導率、摩爾電導率與濃度的關系81
5.2.4離子獨立運動定律及離子摩爾電導率82
5.2.5電導測定的應用84
5.3強電解質溶液的活度及活度系數86
5.3.1活度和活度系數86
5.3.2影響離子平均活度系數的因素87
5.4強電解質溶液理論88
5.4.1離子氛模型88
5.4.2德拜-休克爾極限公式89
5.4.3翁薩格理論90
習題91
第6章電化學93
6.1可逆電池93
6.1.1電池93
6.1.2可逆電池93
6.1.3可逆電極的類型和電極反應94
6.1.4電池表示法95
6.2電極電勢96
6.2.1電池電動勢的產生96
6.2.2電極電勢φ97
6.2.3能斯特公式98
6.3可逆電池熱力學99
6.3.1可逆電池電動勢與活度和平衡常數99
6.3.2電動勢與各熱力學量100
6.4電池電動勢的測定及其應用101
6.4.1對消法測電動勢101
6.4.2標準電池102
6.4.3電動勢測定的應用103
6.5電子活度及電勢-pH圖107
6.5.1電子活度107
6.5.2電勢-pH圖及應用109
6.6生化標準電極電勢111
*6.7不可逆電極過程112
6.7.1分解電壓112
6.7.2極化現象和超電勢114
6.7.3金屬腐蝕與防護117
習題120
第7章化學動力學122
7.1基本概念122
7.1.1化學反應速率122
7.1.2基元反應123
7.1.3反應級數123
7.1.4速率常數k123
7.1.5反應分子數123
7.2簡單級數反應124
7.2.1一級反應124
7.2.2二級反應124
*7.2.3三級反應和零級反應125
7.2.4反應級數的確定126
7.3溫度對反應速率的影響127
7.3.1阿倫尼烏斯公式127
7.3.2活化能Ea128
7.3.3活化能測定129
7.3.4求反應的適宜溫度129
7.4復合反應及近似處理130
7.4.1對峙反應130
7.4.2平行反應131
7.4.3連串反應131
*7.4.4鏈反應(連鎖反應)132
*7.4.5復合反應的近似處理132
7.5化學反應速率理論134
7.5.1碰撞理論134
7.5.2過渡態理論135
7.6快反應和現代化學動力學研究技術137
7.6.1快反應137
7.6.2弛豫方法137
7.6.3快速混合法138
7.6.4閃光光解技術138
7.6.5交叉分子束技術138
7.7催化劑139
7.7.1催化劑和催化作用139
*7.7.2均相催化140
7.7.3多相催化141
7.7.4化學振蕩141
*7.8酶催化反應142
7.8.1酶催化反應的特點142
7.8.2溫度和pH對酶催化反應速率的影響143
7.8.3酶催化反應的應用和模擬143
7.9光化學143
7.9.1光化學反應的基本規律144
7.9.2光化學反應的初級過程145
7.9.3光化學反應的次級過程和量子效率147
7.9.4光化學反應的動力學150
習題152
第8章表面物理化學154
8.1表面吉布斯自由能154
8.1.1比表面154
8.1.2比表面自由能和表面張力155
8.2彎曲液面的特性156
8.2.1彎曲液面的附加壓力156
8.2.2彎曲液面的蒸氣壓158
8.2.3亞穩態159
8.3溶液的表面吸附160
8.3.1溶液的表面張力160
8.3.2吉布斯吸附等溫式161
8.3.3吸附層上分子的定向排列161
8.4表面膜162
8.4.1不溶性單分子膜162
8.4.2生物膜163
8.5表面活性物質164
8.5.1表面活性物質的分類164
8.5.2表面活性物質的HLB值165
8.6膠束165
8.6.1表面活性物質的臨界膠束濃度165
8.6.2增溶作用166
8.7氣-固界面吸附166
8.7.1固體表面特性166
8.7.2吸附作用167
8.7.3吸附理論170
8.7.4吸附作用的應用172
8.8液-固界面吸附173
8.8.1溶液中吸附量的測定174
8.8.2稀溶液中溶質分子的吸附174
8.8.3電解質溶液中離子的吸附175
8.9潤濕作用175
8.9.1潤濕現象175
8.9.2接觸角與潤濕作用177
習題179
第9章膠體化學181
9.1分散體系181
*9.2溶膠的制備與凈化182
9.2.1溶膠的制備182
9.2.2溶膠的凈化183
9.3溶膠的光學性質184
9.3.1丁鐸爾效應184
9.3.2丁鐸爾效應的規律184
9.3.3超顯微鏡的原理和應用185
9.4溶膠的動力學性質185
9.4.1布朗運動185
9.4.2擴散186
9.4.3沉降與沉降平衡187
9.5溶膠的電學性質188
9.5.1電動現象188
9.5.2膠粒表面電荷的來源189
9.5.3雙電層結構189
9.5.4電動電勢191
9.6溶膠的流變性質191
9.6.1黏度192
9.6.2黏度的測定193
9.7溶膠的穩定性與聚沉193
9.7.1溶膠的穩定性193
9.7.2影響溶膠聚沉的因素194
9.8乳狀液與泡沫196
9.8.1乳狀液的類型197
9.8.2乳化劑與乳化作用197
*9.8.3乳狀液的類型理論198
9.8.4乳化劑的選擇199
9.8.5乳狀液的制備200
9.8.6乳狀液的轉型與破壞201
*9.8.7微乳狀液202
9.8.8泡沫202
9.9凝膠203
9.9.1凝膠的類型203
9.9.2膠凝作用204
9.9.3凝膠的性質205
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物理化學(第六版) 節選
緒論 物理化學是從能量轉化的角度，用定量、系統的方法研究和表達化學。人們賴以生存的自然環境包括大氣圍繞的地球和太陽光輻射。照射到地球表面上的太陽光子所攜帶的能量通常為3～4eV，這個能量值恰與原子間的結合力化學鍵相當。因此，在自然環境中太陽光驅動*深刻的變化是化學變化，不可能引起原子核內粒子的分裂。從這個意義上講，化學承載著人類從原子、分子層面上認識自然、理解自然，與自然形成恰當和諧的重大期望。同時，化學是合成新物質的科學，通過創造可再生的、*小限度影響地球生態圈的高級新型材料，能夠緩和目前的資源壓力，促進人與自然的和諧發展。 化學是在原子、分子層面上研究物質轉化的規律。化學反應的過程看上去復雜多變，但仍然遵循能量轉化規律，如宏觀的化學變化規律可以用熱力學和統計熱力學來描述，微觀上物質的轉化遵循薛定諤的能量本征方程，即量子力學規律。 物理化學從研究方法上看，是從物理現象和化學現象的聯系找出物質變化的基本原理；從研究主題上看，是研究化學系統一般規律和理論的學科。物理化學是介于通用理論課程(如高等數學、大學物理等)與專業理論課程(如化工原理、環境工程原理等)之間的基礎理論課程，處于承上啟下的樞紐地位。物理化學不僅是化學學科的理論基礎，也是構成工程技術、生命科學的基礎，并在尋找新工藝、新材料及提高效率，減少能耗，防止污染方面起著重要作用。 1. 物理化學的主要任務 （1） 化學反應進行的方向與限度是化學熱力學要解決的問題。在一定的條件下，一個化學反應能否發生；向哪個方向進行；進行到什么程度為止；溫度、壓力、濃度等因素的變化對化學反應有什么影響；化學反應的熱效應和可利用的能量是多少 這些問題都是化學熱力學研究的范疇。 （2） 化學動力學研究的對象是化學反應的速率和機理，解決化學反應以什么速率進行；濃度、溫度、壓力和催化劑等各種因素對化學反應速率有什么影響；反應的機理（歷程）是什么；如何控制反應使之按預期的方式進行等問題。 化學熱力學的研究可以解決反應可能性問題，化學動力學的研究則解決反應的實現性問題。 （3） 結構化學研究物質的結構與性能的關系，從微觀角度探討物質的性質及變化的規律。 物理化學中還包括光化學、電化學、膠體化學等許多分支，這些內容對農業院校的學生也十分重要。 2. 物理化學與農業、生命科學的關系 由于物理化學既研究物質的變化過程，又考察相應過程的能量變化，因此它對物質的分離與純化、輸運與控制、化合與降解等方面具有重要的指導作用。例如，利用物理化學的理論和方法能夠有效地研究酶催化動力學、土壤體系的吸附解吸動力學、農藥降解動力學、食品保鮮、污染物在環境中的運動遷移和演化等。結構化學、量子化學在生物學中的應用已發展成量子生物學這一新的交叉學科。模擬光合作用、模擬生物固氮等研究為農業生產的發展開辟了新的天地。 自然界中大多數植物利用光合作用將水和二氧化碳轉化為碳水化合物，這些化合物又是地球上所有生物賴以生存與發展的物質基礎。這一過程的實質是太陽能轉化為化學能，化學能又轉化為生物能的過程。物理化學正是研究物質變化與能量轉換關系的一門學科。因此，物理化學是農業和生命科學發展的一塊重要基石，在食品化學、環境科學和生命科學等許多領域中起著重要作用。 3. 學習物理化學的方法 學習物理化學的關鍵是正確理解基本概念、理論模型和基本公式，切忌死記硬背。不僅要理解公式中每一個符號所代表的物理意義，還要知道公式在什么條件下能夠使用，什么條件下不能使用。要做到這一點，就必須熟悉公式是如何得到的，它是一個簡單的定義，還是一個粗略的實驗規律總結；是來自于沒有任何近似的熱力學定律推論，還是通過近似條件得到的物理化學公式。對物理化學基本概念正確理解的深刻程度，代表著對這門學科的認知水平。 演算習題是學習物理化學的重要環節，很多知識是通過解題之后才能學到的。解物理化學習題，一是要明確系統的始、終態，知曉系統的性質，是理想氣體還是非理想氣體，是液體還是固體，是均相系統還是多相系統。二是了解過程的性質，是等溫過程還是等壓過程，是可逆過程還是不可逆過程，是等容過程還是絕熱過程。三是根據過程的性質選擇合適的計算公式。物理化學中的許多公式都有嚴格的使用條件，使用時要仔細甄別。有時需要從基本公式進行必要的推導，才能得到實際計算所需要的公式。四是統一單位，進行具體計算，實踐表明，統一物理量的單位是減少計算錯誤的有效方法。五是聯系實際問題，對所得結果加以應用。物理化學的一些理論知識通過解習題，所得定量結果對解決其他實際問題有很好的指導作用。 在學習每一章之后，做一個框圖式的總結是建立起物理化學知識框架的有效方法。找出每一章的一個或若干個中心公式，以此為基礎建立本章主要公式和基本概念的網絡化關系，則本章內容的科學邏輯躍然紙上，各個公式的來歷一目了然，使自己的知識系統化，整體化，逐步訓練和培養嚴謹和系統的邏輯思維能力。 物理化學的學習不能靠短時間的強讀強記，應該主動閱讀教材和相關參考書，在讀書中思考，在思考中讀書，體會解決科學問題的柳暗花明，將挑戰轉變成機會。把科學精神融入自己的內心深處，自覺用它來實踐自己的人生。在接受一個科學理論時，清楚知道它的前提條件，根據外界條件的變化去把握理論模型的應用。 第1章化學熱力學基礎 介紹熱力學（thermodynamics）基本概念，應用能量守恒原理研究伴隨物理和化學過程中的能量變化，體系與環境之間交換的能量——熱和功與體系的熱力學能變化和焓變化的關系。闡明物理和化學過程自發變化的原因，重點研究熵變的概念、計算和利用它判斷過程的方向和限度。 熱力學研究各種能量相互轉換過程所遵循的規律。熱力學這個名詞是歷史遺留下來的。熱力學發展初期，為了提高熱機的效率，它只研究熱和機械功之間的轉換關系。隨著科學的發展，熱力學研究的范圍逐漸擴大，如將熱力學方法應用在工程學上稱為工程熱力學；應用在化學上稱為化學熱力學(chemical thermodynamics)，化學熱力學是物理化學課程的重要內容之一。 化學熱力學的一切結論主要建立在熱力學兩個經驗定律的基礎上，它們分別稱為熱力學**定律和第二定律。這兩個定律是熱力學方法的基礎。熱力學第三定律是20世紀初發現的，它不像熱力學**、第二定律那樣重要和應用廣泛，只在化學平衡的計算上有一定的應用。熱力學**、第二定律是人們長期科學實踐的經驗總結，有著牢固的實驗基礎，具有高度的普遍性和可靠性。 熱力學方法有兩個特點：只研究由大量分子、原子構成的宏觀體系，只要知道體系的宏觀性質，確定體系的狀態，當體系的狀態改變時，就可以根據熱力學數據對體系的能量變化進行計算，得出有用的結論，用于指導實踐。熱力學方法不研究物質的微觀結構，不研究體系的變化速率、過程、機理及個別質點的行為，這是熱力學的局限性。 1.1熱力學的能量守恒原理 1.1.1基本概念 1.體系與環境 根據需要，將所研究的對象稱為體系或系統(system)，而與體系有關的其余部分稱為環境(surrounding)。體系與環境的劃定完全是人為的，可以是實際的，也可以是想象的。 依據體系與環境之間有無能量和物質的交換，體系又分為三類：①敞開體系(open system)，體系與環境之間既有物質交換又有能量交換；②封閉體系(closed system)，體系與環境之間只有能量交換而無物質交換；③孤立體系(isolated system)，體系與環境之間既無能量交換又無物質交換。真正的孤立體系是不存在的，它只是為研究問題的方便所做的人為抽象而已。熱力學中通常把與體系有關的環境部分與體系合并在一起視為一孤立體系，即 體系+環境 孤立體系 2.體系的性質 用以確定體系狀態的各種宏觀物理量稱為體系的性質或狀態性質(property of system)，如溫度、壓力、體積、質量、密度、濃度等，它們都是體系自身的性質。根據它們與體系物質量的關系，可分為廣度性質(extensive properties)和強度性質(intensive properties)兩類。 (1) 廣度性質。這種性質的數值與體系中物質的量成正比，并具有加和性，如質量、體積、熱容等。在一定條件下，體系的某一廣度性質數值是體系內各部分該性質數值的加和。 (2) 強度性質。這種性質的數值與體系內物質的量無關，沒有加和性，如體系的溫度、壓力、濃度、密度等。強度性質通常是由兩個廣度性質之比構成，如質量與體積之比為密度，體積與物質的量之比為摩爾體積。 3.狀態與狀態函數 體系的物理性質和化學性質的綜合表現稱為體系的狀態(state)。描述體系的狀態要用到體系的一系列性質，如物質的量、溫度、體積、壓力、組成等。當這些宏觀性質都有確定值時，體系就處于一定的宏觀狀態。而體系某性質的數值發生了變化，就是體系的狀態發生了變化。通常把體系變化前的狀態稱為始態，變化后的狀態稱為終態。由此可知，體系的狀態與體系性質的數值是密切相關的。體系的狀態發生變化，必然引起體系性質的數值變化；體系的狀態一定，體系性質也有確定的數值。體系性質的數值與體系狀態保持一種函數關系，因此稱體系的性質為體系的狀態函數(state function)。狀態函數的特點是其改變值只決定于體系的始態與終態，與變化的途徑無關。在數學上狀態函數具有全微分的性質，可以按全微分的關系來處理。例如，氣體性質p、V、T之間可寫成下列函數關系 V=V(T，p) 則 由狀態1變到狀態2的體積改變量為 狀態函數沿閉合回路的積分為零，即 由于體系性質之間存在相互聯系，因此在確定體系的狀態時，只要確定其中幾個獨立變化的性質即可確定體系的狀態，并不需要對體系的所有性質逐一描述。例如，在一定條件下，對物質數量不變的理想氣體體系，只需確定兩個性質，就可以確定其狀態。 4.過程與途徑 當體系的狀態發生變化時，把狀態變化的經過稱為過程(process)，而把完成變化的具體步驟稱為途徑(path)。熱力學常用的過程有：①定溫過程，是指體系的始態溫度T1、終態溫度T2及環境溫度Te均相等，即T1=T2=Te；②定壓過程，是指體系的始態壓力p1、終態壓力p2及環境壓力pe均相等，即p1=p2=pe；③定容過程，是指體系變化時體積不變的過程；④絕熱過程，是指體系與環境間無熱交換的過程；⑤循環過程，是指體系從一狀態出發經一系列變化后又回到原來狀態的過程。 5.熱與功 體系狀態發生變化時通常與環境進行能量交換。熱力學變化中所交換的能量有兩種形式。一種是因體系與環境間有溫度差所引起的能量流動，稱為熱(heat)，體系狀態變化時表現為吸熱或放熱，熱以符號Q表示。按熱力學習慣，本書規定：體系吸熱，Q為正值；體系放熱，Q為負值。除熱以外，體系與環境間因壓力差或其他機電“力”引起的能量流動稱為功(work)，功以符號W表示。本書規定：體系對環境做功，W為負值；環境對體系做功，W為正值。功的種類有多種，如體積功(volume work)、電功、表面功等。熱力學中把除體積功(或稱為膨脹功)以外的功統稱為有用功，或非體積功(nonvolume work)。 熱和功是體系的狀態發生變化時與環境交換的能量，因此熱和功不是狀態函數，而是過程量。 1.1.2熱力學**定律 1.能量守恒定律 能量守恒定律在熱力學體系的應用稱為熱力學**定律(first law of thermodynamics)。它是人們長期經驗的總結，應用范圍極廣，自然界發生的一切現象從未發現有違反熱力學**定律的。在能量守恒定律正式建立之前，有人曾企圖設計一種不需外界供給能量而能做功的
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