物理化学简明教程
物理化学简明教程(印永嘉)-绪论ppt课件
逻辑推理的前提就是基本原理、基本概念和基本假设。
例如热力学中热力学能和熵作为一状态函数存在是由热力 学第一定律和第二定律这种基本原理推理而得的，然后导 出第一定律和第二定律的数学表达式，由此出发而得到一 系列很有用处的结论。这种方法在物理化学中比比皆是， 而且在推理过程中很讲究思维的严密性，所得到的结论都 有一定的适用条件，这些适用条件是在推理的过程中自然 形成的。这种逻辑思维方法如果能在学习物理化学过程中 仔细领会并学到手，养成一种习惯，则将受用无穷。
事实证明，理论和实验的关系已越来越密切，任何缺 乏理论观点指导的实验研究必然是盲目的研究，而更多的 是许多新的实验现象期待着新的理论来解释，因此，那种 认为物理化学是理论性学科，因而轻视实验研究的任何倾 向都是非常有害的。
绪论
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§0.3 学习物理化学的方法
如何学好物理化学这门课程，除了一般学习中行之有 效的方法如要进行预习，抓住重点和善于及时总结……等 以外，针对物理化学课程的特点，提出以下几点供参考。
绪论
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物理化学所担负的主要任务：
①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴 随发生的能量转换关系；
例如合成氨，常温常压下能否进行？产率？
②化学动力学——化学反应的速率和机理； 上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反应 途径（模拟生物固氮）。
③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系 例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它们 在不同条件下的变化，就有利于常温常压下寻找固氮的 途径。
一般说来物理化学习题大致有以下几方面的内容， 一是巩固所学的内容和方法的；二是有些正文中所没有 介绍，但运用所学的内容可以推理出来而进一步得到某 些结论的；三是从前人的研究论文和生产实际中抽提出 来的一些问题，如何用所学的知识去解决它。
物理化学简明教程
物理化学简明教程物理化学简明教程一、什么是物理化学1、什么是物理化学物理化学是将物理和化学知识相结合的一门学科，它专注于研究物质的性质和结构，从而理解系统复杂性，并给出相应的定量描述和解释。
2、物理化学的术语物理化学使用一些专有术语来描述和分析物质的性质。
例如：（1）体系：体系是物理化学中最重要的概念，它是一类物质、反应态物质和夹带物质的集合。
（2）反应：反应通常指物质在受到外部的化学刺激或物理刺激后发生的相互作用。
（3）热力学：热力学是一个专有术语，它包括能量的流动，即吸收及释放的能量，以及热的传播过程。
二、物理化学的应用1、生物：物理化学可以为生物学研究打开很多新的大门，它帮助生物学家了解细胞和分子在活动过程中是如何作用的。
2、医学：物理化学可以帮助医生了解药物的作用机制，以及如何使用不同的技术来检测疾病携带的病原体。
3、材料科学：物理化学可以用来研究各种材料，为其定制特性提供帮助。
4、能源：物理化学也有助于研究各种能源是如何被转换和使用的，以及它们可能如何更有利可图。
三、物理化学学习的建议1、深入研究物理化学：研究物理化学知识是学习物理化学最重要的环节，要多看书，熟悉其中概念和术语。
2、实践操作：在解决实际问题中，要掌握其中的物理原理和化学反应，并归纳出解决问题的方法和技巧。
3、完成相关实验：通过实验研究，可以加深对物理化学的理解，学会分析和推理物理化学原理。
4、夯实基础知识：要牢记物理化学基础知识，如反应形式、热力学和分子动力学等，以便更好地理解物理化学原理。
5、输出学习成果：多练习、多参与课堂讨论，完成典型题目和相应实验，并经常总结归纳学习成果。
物理化学简明教程(重点内容)
第一章【理想气体的能与焓只是温度的函数，与体积或压力的变化无关，所以对理想气体定温过程：dU=O, dH=O,A U=O,A H=0 变温过程：△ U=nC,m△H=nC,m△ T节流膨胀：(特点)绝热、定焓，••• Q=Q △ H=0,无论是理想气体还是实际气体均成立】1. 理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT2. 能量守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。
3. 第一定律的数学表达式：△ U=Q+；对微小变化：dU=8 Q+8 W(因为热力学能是状态函数，数学上具有全微分性质，微小变化可用dU表示；Q和W 不是状态函数，微小变化用3表示，以示区别。
)4. 膨胀作功：①自由膨胀：W=0②等外压膨胀：W=-P外(V2-V i)=P2 (V1-V2);③可逆膨胀：W=i RT In也=nRT In旦；④多次等外压膨胀，做V2 P的功越多。
5. ①功与变化的途径有关。
不是状态函数。
②可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。
6. 恒温恒压的可逆相变W= ：P e dV ：(R dP)dV P i△V nRT(恒温恒压的可逆相变，气体符合理想气体方程)7. 焓的定义式：H=U+PV等压效应Q p =△ H，焓是容量性质。
8. 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数：在恒温时，改变体积或压力，理想气体的热力学能和焓保持不变。
还可以推广为理想气体的Cv,Cp也仅为温度的函数。
9. ①等压热容Cp：C p仝(-)p , △ H Q p C p dTdT T②等容热容Cv：C v-Q v(—)V ,△u Q v C v dT ；③ Q p Q v△nRTdT T p10. 理想气体的Cp与Cv之差：C p C V nR或C p,m C v,m R；单原子分子系统：C v,m 2R ,双原子分子系统：C v,m 2 R△H n C p,m △T , n C v,m △T11. 绝热过程的特点：绝热压缩，使体系温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。
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(6)准静态过程 若体系由始态到终态的过程是由一连串无限邻近且
无限接近于平衡的状态构成，则这样的过程称为准静态 过程。
准静态过程 pex = p dp, 微小dp可忽略
W - V2 ( p ±dp)dV - V2 pdV
V1
V1
P终
p始
状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，
数值还原
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状态性质
强度性质 与系统中物质的量无关
无加和性
温度 T总＝T1＝T2＝… 压力 p总＝p1＝p2＝… 密度ρ总＝ρ1＝ρ2＝…
容量性质(广度性质) 与系统中物质的量有关
有加和性
体积 V总＝V1+V2+… 质量 m总＝ m1+m2 +… 内能 U总＝U1+U2+…
W' e,1
- p"(V" -V2)
-+-
p' (V '
-V ")
-- p1(V1 -V ' )
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3.可逆压缩
如果外压力始终比内压力大一个无限小dP，即由 无数个等外压的无限缓慢的压缩过程组成：
W ' e,3
-
V1 V2
pidV
= -nRTln V1 V2
则体系和环境都能恢复 到原状。
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可逆膨胀，体系对环境作最大功； 可逆压缩，环境对体系作最小功。
热功当量： 1 卡 = 4.184 焦耳 热力学第一定律的实质 能量守恒。
热力学第一定律的表达形式： 能量不能凭空产生或消灭，只能从一种形式以严格 的当量关系转换为另一种形式。 不供给能量而可连续不断对外做功的机器叫第一类 永动机。第一类永动机的创造是不可能实现的。 隔离系统的能量为一常数。
物理化学简明教程(印永嘉)化学动力学_图文
例如，对于体积不恒定的反应系统，对于多相反应系统 以及流动反应系统等，上式都能够正确地表示出反应进 行的快慢程度。
(3) 单位体积的反应速率：r/ mol ·m-3 ·s -1
或/ mol ·dm-3 ·s -1
dt RT dt
RT dt
p酯=2p0 – p总
r 1 dc光 1 dp光 1 dp总 2 dt 2RT dt RT dt
p光气=2[p总– p0]
但对同样类型的反应如:C2H6(g) C2H4(g)+ H2(g) 由于副反应使产物中有一定量的甲烷存在，因此就不能 用系统总压力的增加来求算上述反应中各组分的分压， 亦即不能用压力这一物理性质来测量反应速率。Байду номын сангаас
因此说化学热力学只解决了反应可能性的问题，反 应究竟能否实现还需由化学动力学来解决。
基本任务：
(1)研究各种因素（浓度、温度、光、介质）对反 应速率的影响。
(2)指示反应的机理（即反应实际进行的具体步骤）。 (3)研究物质的结构与反应速率的关系。
目的：
控制反应速率 控制反应机理
得到预期的产品。
dt 2 dt
很显然，在参加反应的三种物质中，选用任何一种，反 应速率的值都是相同的。实际工作中，常选择其中浓度 比较容易测量的物质来表示其反应速率。
2. 反应速率的实验测定
c r0
r2
产物
r1 r3 反应物 t
图9.1 浓度随反应时间的变化
以c t作图，得一曲线，求各点的切线，其斜率 dc /dt
4. 反应级数
若反应的速率公式可以表达为：
物理化学简明教程(印永嘉) 表面现象与分散系统
巨大表面系统的表面吉布斯函数
例 20℃，p下，将1kg水分散成10-9m半径的小水滴 需做功多少？已知 =0.0728 Nm-1, =1000 kgm-3 解： Wr’ = A = (A2 – A1) A2 = n 4 r 2 而 1kg = n × ( 4/3 r3 ) n = 2.4 1023个 Wr’ =310-3 /r =218 kJ
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第八章 表面现象和分散系统
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1.气固吸附的一般常识
吸附质：(被吸附的)气体；吸附剂：(吸附气体的)固体 (1) 吸附类型
物理吸附
吸附力 吸附 分子层 吸附 选择性 吸附热 吸附 速度
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化学吸附
化学键力
范德华力
被吸附分子可以形成单分子 被吸附分子只能形成单分 层也可形成多分子层 子层 无选择性，任何固体皆能吸 有选择性，指定吸附剂只 附任何气体，易液化者易被 对某些气体有吸附作用 吸附 较小，与气体凝聚热相近， 较大，近于化学反应热， 约为2×104至4×104 J· l 约为4×104至4×105 J· l mol mol 较快，速率少受温度影响。 较慢，升温速率加快，不 易达平衡，较易脱附 易达平衡，较难脱附
物理化学简明教程(印永嘉)
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 第十一节
第八章 表面现象与分散系 统
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§8.1 表面吉布斯函数与表面张力
表面吉布斯函数
表面张力
影响表面张力的因素 巨大表面系统的表面吉布斯函数
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第八章 表面现象和分散系统
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单组分密闭系统的基本公式为：
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第八章 表面现象和分散系统
物理化学简明教程第四版
不能向右进展,必须使下式成立
rGm
Qp Kp e RT 61055
Qp
(
p pO2
)1/ 2,
pO2
2.810107 Pa
由于通常情况下空气中氧的分压总是大于以上数值,
因此锌在空气中总是能自发氧化为氧化锌。
§4.2 反响的根本吉布斯自由能变化
2. 物质的标准生成吉布斯自由能
规定：一切温度下，处于标准状态时各种最稳 定单质的生成吉布斯自由能为0，那么由稳定 单质生成单位物质量的某物质时，反应的标准 吉布斯自由能变化 f G m就是该物质的标准生 成吉布斯自由能。 rGm任意化学反应
移项积分，得：
ln K R H 0 T 1 R a ln T 2 R b T 6 R c T 2 I H 0 , I 为积分常数，可从已知条件或表值求得 将平衡常数与Gibbs自由能的关系式代入，得： rG m H 0 a T ln T 2 b T 2 6 c T 3 I R T 这样可计算任何温度时的 rGm 或K
〔3〕从标准摩尔生成Gibbs自由能计算
rGm BfGm 'B
B
看书P118例题2.3
例题
有人认为经常到游泳池游泳的人中，吸烟者更容易受到有毒化 合物碳酰氯的毒害，因为游泳池水面上的氯气与吸烟者肺部的 一氧化碳结合将生成碳酰氯。现假设某游泳池水中氯气的溶解 度为10-6〔摩尔分数〕，吸烟者肺部的一氧化碳分压为0.1Pa， 问吸烟者肺部碳酰氯的分压能否到达危险限度0.01Pa。氯气 的亨利常数为105Pa ，一氧化碳和碳酰氯的标准摩尔生成自 由能分别为 解：
那么标准平衡常数：
Kp
p(NH3) p(H2S)
p
p
14(p/ p
物理化学简明教程(重点内容).(DOC)
第一章【理想气体的内能与焓只是温度的函数，与体积或压力的变化无关，所以对理想气体定温过程：dU=0，dH=0，△U=0，△H=0变温过程：△U=nC v,m △T ；△H=nC p,m △T节流膨胀：（特点）绝热、定焓，∴Q=0，△H=0，无论是理想气体还是实际气体均成立】1.理想气体的状态方程可表示为： pV=nRT2.能量守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。
3.第一定律的数学表达式：△U=Q+W ；对微小变化：dU=δQ +δW （因为热力学能是状态函数，数学上具有全微分性质，微小变化可用dU 表示；Q 和W 不是状态函数，微小变化用δ表示，以示区别。
）4.膨胀作功：①自由膨胀：W=0；②等外压膨胀：W=-P 外(V 2-V 1)=P 2（V 1-V 2）； ③可逆膨胀：W=nRT ln 21V V =nRT ln 12P P ；④多次等外压膨胀，做的功越多。
5.①功与变化的途径有关。
不是状态函数。
②可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。
6.恒温恒压的可逆相变 W=RT V P dV dP P dV P i V V i V Ve n )(2121-=-=--=-⎰⎰△(恒温恒压的可逆相变,气体符合理想气体方程)7.焓的定义式：H=U+PV ，等压效应H =Q p △，焓是容量性质。
8.理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数：在恒温时，改变体积或压力，理想气体的热力学能和焓保持不变。
还可以推广为理想气体的Cv,Cp 也仅为温度的函数。
9.①等压热容Cp ：p pp THdTQ C )(∂∂==δ，T C Q H p d p ⎰==△②等容热容Cv ：T C Q U TUdTQ C V vvd )(v v ⎰==∂∂==，△δ; ③RTQ Q vn p △=-10.理想气体的Cp 与Cv 之差：nR C C VP =- 或 R C C m v m p =-,,;单原子分子系统：R C m v 23,=，双原子分子系统：R C m v 25,=T nC H m p △△,= , T nC U m v △△,=11.绝热过程的特点：绝热压缩，使体系温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。
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2.作业（100分）
学习态度认真，独立解题，严禁抄袭 。 每上完一章交一次作业，缺交一次扣10分。
3.提问和讨论（100分）
领会 “物理化学”的本质，能学以致用。 课后认真思考、讨论每章后面的复习题。
希望我们合作愉快！ 希望我们合作愉快！
教 学 进
度
表
1学时 7学时 8学时 4学时 4学时 12学时 10学时 6学时 4学时
主要参考书
印永嘉 王学琳 奚正楷 张树永等编《物理化学简 明教程》例题与习题，高等教育1996.6 孙德坤，沈文霞，姚天杨，《物理化学解题指导》， 江苏教育出版社，1998.8. 王文清，高宏成，沈兴海编著，物理化学习题精解， 上下册，科学出版社，1999. 傅玉普主编，物理化学重点热点导引与解题训练， 大连理工大学出版社，2001. 李支敏，王保怀，高盘良编写，物理化学解题思路 和方法，北京大学出版社，2002.11. 朱文涛编著，物理化学中的公式与概念，清华大学 出版社，1998.
电 化学
密 不 可 分
原子、分子间的分离与组合
物理学 光 磁
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
物理现象
化学现象
物理化学
用物理的理论和实验方法 研究化学变化的本质与规律
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
物理化学主要研究对象
一）化学变化的方向与限度问题----化学热力学 举例：（1）碳 ？ 金刚石 2NH3 2H2O
3 指导科学生产实践 （1）新材料、新能源、新产品的开发与应用 纳米金：熔点330oC [普通金：1063] 通讯：光纤（多元氟玻璃） 耐高温材料：氮化硅，硅化钨 高强度材料：聚对亚苯基对苯二甲酰胺等 美容用：两栖分子，硅橡胶等 （2）表面处理 如：防腐蚀 ，美容 （3）海水淡化---反渗透法 （4）新型化学电源 纽扣电池：锌银电池 摇椅电池：锂碘电池 4 有助于对一些自然现象的解释
（2）N2 + 3H2 （3）2H2 + O2
二）化学反应的速率与机理问题----化学动力学 举例：当代三大环境问题：“遮阳伞”破了，“棉 被”太 厚了，雨水变酸了。解决的关键：机 理
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
物理化学主要研究对象
三）物质的结构与性能问题---结构化学、量子化学 材料是人类赖以生存的物质基础 ， 材料 是人类赖以生存的物质基础， 每种材料 是人类赖以生存的物质基础 的特定结构决定它的特定功能和用途， 的特定结构决定它的特定功能和用途 ， 所以未来 化学要研究分子结构-分子聚集体 、 高级结构-材 化学要研究分子结构 分子聚集体、 高级结构 材 分子聚集体 料结构-理化性质 功能之间的关系， 理化性质-功能之间的关系 料结构 理化性质 功能之间的关系 ， 发展合成功 能分子与构筑高级结构的理论与方法。 能分子与构筑高级结构的理论与方法。
物 理 化 学
07环境工程 吉首大学 化学化工学院 刘文萍 Email: liuwenping11@
（3）去年冬天冰冻天气时，为何在路上洒盐？ 去年冬天冰冻天气时，为何在路上洒盐？ （4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？ 有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？ （5）夏天将室内电冰箱门打开可以降低室温吗？ 夏天将室内电冰箱门打开可以降低室温吗？ （6）硅胶为何能作干燥剂？人工降雨有何原理？ 硅胶为何能作干燥剂 （7）为什么食品通常采用低温保藏法？ 为什么食品通常采用低温保藏法
第一章 第二章 第三章 第四章 第七章 第八章 第九章 第十章
绪 论 热力学第一定律 热力学第二定律 化学势 化学平衡 电化学 表面现象与分散系统 化学动力学基本原理 复合反应动力学
绪 论
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
§0.2 物理化学的研究方法
§0.3 物理化学课程的学习方法
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
§0.2 物理化学的研究方法
采用归纳法和演绎法这一对逻辑方法。 按照“实践―认识―再实践―再认识”的形 式，往复循环以至无穷。 常用的研究方法有： 实验的方法、归纳和演绎的方法、模型化 方法、理想化方法、假设的方法、数学的 统计处理方法等等。
§0.3 物理化学课程的学习方法
（1）每堂课的内容要及时消化掌握，做好预习、复习 工作，课堂上认真听讲，积极思考， （2）多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解 题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。 （3）物理化学中出现的定理公式较多，学习时重要的 定理（定律）、公式及其使用条件、适用范围、 物理意义要牢记。抓住重点，自己动手推导公式。 （4）抓住每章重点，基本概念，基本公式；注意章节 之间的联系，做到融会贯通。
对我的要求和意见？
Email: liuwenping11@
没有规矩，不成方圆
我的要求和想法
考试和分数
学期总评成绩＝平时×30％＋期末×70％ 平时成绩包括： 1.出勤10％， 2.作业10％， 3.课堂提问和课堂讨论10％。
具体要求： 具体要求： 1.上课（100分）
保持良好的课堂秩序，积极配合，主动思考。 平时不定时点名抽查，缺一次扣10分。
§Hale Waihona Puke .1 物理化学的研究对象及其重要意义
学习物理化学的目的和意义 1 进一步扩大知识领域，并加深对其它学科的理解。 有人作了一个比方：化学科学好比一个巨人，则 无机化学是巨人赖以站起来的双足，有机化学是它灵 巧的双手，分析化学是其敏税的眼睛，物理化学是它 智慧的大脑。 2 培养理论思维能力。 国内70多位专家调查报告表明：“凡是具有较好 物理化学素养的大学本科生，适应能力强，后劲足”。
什么是物理化学?
研究所有物质系统的化学行为的原理、规律 和方法的学科。 涵盖从宏观到微观与性质的关系、规律、化 学过程机理及其控制的研究。 物理化学是化学以及在分子层次上研究物质 变化的其他学科领域的理论基础。
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
什么是物理化学?
热
温度变化 压力变化 化学反应 体积变化 相态变化