物理化学教学大纲

物理化学

（Physical Chemistry）

课程编号：0707900 0707910

开课学期：第4-5学期

本课程课内总学时数：90

本课程课外总学时数：0

学分：5

一、教学对象

本大纲适用于化学专业本科。

二、教学目的

物理化学是化学专业的一门基础理论课。本课程的目的是在已学习过的一些先行课的基础上，运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究化学运动的普遍规律。

通过物理化学的教学，使学生了解和掌握化学学科的基本原理，培养学生的理论思维能力，为将来进行教学和科学研究打下扎实的理论基础。

三、教学要求

本课程主要包括化学热力学、统计热力学、化学动力学、电化学、表面化学等五大内容。通过教学的各个环节必须使学生达到各章所提出的基本要求。

为了培养学生的独立工作能力，讲授内容要分清主次，在注重系统性的原则下，着重讲解教材的重点和难点。在教授方法上，要注重逻辑思路、理论联系实际。表面现象一章的大部分内容可由学生自学而达到教学的目的要求；统计热力学初步一章主要给学生讲清统计热力学的最基本方法，怎样把宏观性质与微观性质联系起来，内容上不做统一要求；第一章气体为选学内容，与先行课程重复，可根据具体情况适当安排一些练习以巩固或加深过去所学过的知识。

习题课是重要的教学环节，教师必须予以重视。

讲授时要注意国家颁布的法定计量单位和符号系统。

四、教学内容

绪论（1学时）

着重阐明物理化学的意义，介绍物理化学的学习方法。

基本内容：

1.物理化学的基本内容简介

2.物理化学发展史

3.学习物理化学的意义

4.学习物理化学的一般科学方法

第一章气体（自学）

第二章热力学第一定律（13学时）

通过本章的教学使学生初步了解热力学方法的特点，掌握状态、状态函数、可逆过程等基本概念，理解状态函数的性质，理解热力学第一定律并能应用于物理化学过程，能熟练地对热化学和理想气体几种过程中的功和热进行计算。

基本要求：

1.必须使学生准确掌握热力学的基本概念。

2.应使学生知道热、功和热力学能这三者的区别和联系。

3.必须使学生充分理解状态函数的意义及其数学特性。

4.明确焓的定义及意义。

5.明确可逆过程及意义。

6.较熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中ΔU、ΔH、Q和W的计算。

(1) 能熟练应用生成焓，燃烧热来计算反应热。会应用Hess定律和Kirchhoff定律。

(2)了解Carnot循环的应用意义以及理想气体在诸过程的热和功的计算。

基本内容：

（一）热力学的概念和热力学的基本概念

1.热力学的目的、内容、方法与局限性

2.系统与环境

3.系统的状态的性质（状态、广度性质、强度性质）

4.过程和途径（等温过程、等压过程、等容过程、相变过程、绝热过程、循环过程、化学过程）

5.状态函数的全微分性质

6.热平衡和热力学第零定律—温度的概念

（二）热和功

1.热

2.功（体积功和非体积功，功的一般计算公式，体积功的计算）

（三）热力学第一定律

1.热力学能

2.热力学第一定律文字表述和数字表达式

（四）焓（等压热，等容热，焓的定义）

（五）热容（Cp、Cv及其相应关系，Cp与温度的关系），热量的计算。

（六）准静态过程与可逆过程（概念，功的计算）

（七）热力学第一定律对理想气体的应用

1.理想气体的热力学能和焓，Gay-Lussac-Joule实验

2.理想气体ΔU和ΔH的计算

3.理想气体Cp与Cv的关系

4.理想气体的等温可逆过程

5.绝热过程的功和过程方程式（与等温过程功的比较）

6.理想气体的Carnot循环

（八）热力学第一定律对相变的应用（相变焓—补充内容）

（九）热力学第一定律对实际气体的应用（Joule-Thomson效应）

1.J oule-Thomson实验

2.焦—汤系数及倒转温度

3.气体的液化

4.实际气体的热力学能和焓

（十）热力学第一定律对化学反应过程的应用

1.化学反应的热效应（等压热效应，等容热效应，反应进度和热化学方程式，化学反应热效应的表示）

2.H ess定律

3.化学反应热效应的计算（生成焓、标准生成焓、燃烧焓、离子生成焓、键焓）

4.反应热效应与温度的关系（Kirchhoff定律，非等温反应和绝热反应热效应的计算）

重点与难点：热力学的基本概念；热力学第一定律及应用；Hess 定律及化学反应热效应的计算；反应热效应与温度的关系。

第三章热力学第二定律（12学时）

本章主要讨论系统的过程方向与限度。熵与熵增加原理是本章的难点。熵的统计意义能使学生初步理解熵与第二定律的微观含义。热力学第三定律为以后计算物质的熵值与其他热力学函数提供根据。由于化学反应一般可控制在恒温恒压下进行，所以Gibbs自由能的使

用也是本章的重要内容之一。

基本要求：

1.了解一切自发过程的共同特征，明确热力学第二定理的意义。

2.明确从Carnot定理得出Clausius不等式和熵函数的逻辑性，从而理解Clausius不等式的重要性与熵函数的概念。

3.熟记并理解热力学函数S、A、G的定义与各热力学函数间的关系。

4.明确每一热力学函数只是在各自的特定条件下才能作为过程进行方向与限度的判据，熟练ΔS 与ΔG的计算与应用。

5.熵的统计意义与热力学第三定律只作一般性了解。

6.初步了解不可逆过程热力学的一些基本概念。

基本内容：

（一）一切自发过程的共同特征—不可逆性

（二）热力学第二定律的表达方法

（三）Carnot定理

（四）过程的热温商与熵函数

1.Clausius不等式

2.不可逆过程热温商与熵的概念

3.可逆过程热温商与熵变

（五）热力学第二定律的数学表达式与熵判据

1.热力学第二定律的数学表达式

2.熵增加原理

（六）熵的统计意义

1.热力学第二定律的本质

2.微观状态函数与最可几分布

3.熵与热力学概率的关系（Boltzmann公式）

（七）熵变的计算与熵判据的应用

1.各种简单变化过程

2.相变过程

3.等温下的化学反应过程

（八）热力学第三定律、规定熵

1.热力学第三定律

2.规定熵、标准熵

3.热力学第二定律的数学表达式与熵判据

（九）自由能