物理化學(xué)（上）

緒論1
0?1化學(xué)發(fā)展史概述1
0?2物理化學(xué)的建立與發(fā)展3
0?3研究物理化學(xué)的目的和研究?jī)?nèi)容4
0?4物理化學(xué)中物理量的運(yùn)算規(guī)則5
0?5物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法7
第1章氣體的性質(zhì)與液化9
1?1理想氣體狀態(tài)方程9
1?1?1低壓下氣體pVT變化過程的經(jīng)驗(yàn)定律10
1?1?2理想氣體狀態(tài)方程的導(dǎo)出11
1?1?3理想氣體模型與概念12
1?1?4摩爾氣體常數(shù)14
1?2理想氣體混合物性質(zhì)15
1?2?1混合物組成15
1?2?2理想氣體狀態(tài)方程在理想氣體混合物中的應(yīng)用16
1?2?3道爾頓分壓定律17
1?2?4阿馬加定律18
1?3實(shí)際氣體狀態(tài)方程18
1?3?1實(shí)際氣體的pVm-p圖與波義爾溫度19
1?3?2范德華方程20
1?3?3維里方程23
1?3?4其他重要的狀態(tài)方程24
1?3?5普遍化的實(shí)際氣體狀態(tài)方程24
1?4實(shí)際氣體的等溫曲線與液化25
1?4?1液體的飽和蒸氣壓25
1?4?2實(shí)際氣體的等溫曲線與液化27
1?4?3臨界參數(shù)與臨界壓縮因子Zc28
1?5對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理與壓縮因子圖30
1?5?1對(duì)比參數(shù)30
1?5?2對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理30
1?5?3普遍化的范德華方程31
1?5?4壓縮因子圖31
1?5?5利用壓縮因子圖計(jì)算實(shí)際氣體的p、Vm、T33
學(xué)習(xí)基本要求34
習(xí)題34
第2章熱力學(xué)第一定律38
2?1溫度與熱力學(xué)第零定律39
2?2基本概念與常用術(shù)語(yǔ)40
2?2?1系統(tǒng)與環(huán)境40
2?2?2性質(zhì)、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)41
2?2?3過程與途徑42
2?2?4熱和功43
2?3體積功的計(jì)算與可逆過程45
2?3?1體積功的計(jì)算45
2?3?2可逆過程概念及其特征47
2?4熱力學(xué)第一定律48
2?4?1熱力學(xué)第一定律文字?jǐn)⑹?8
2?4?2封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式49
2?4?3焦耳實(shí)驗(yàn)50
2?5恒容熱、恒壓熱及焓51
2?5?1恒容熱(QV)與熱力學(xué)能52
2?5?2恒壓熱(Qp)與焓52
2?6熱容53
2?6?1熱容與比熱容53
2?6?2熱容與溫度的關(guān)系及平均熱容53
2?6?3摩爾定壓熱容(Cp，m)和摩爾定容熱容(CV，m)54
2?6?4Cp，m與CV，m的關(guān)系55
2?7熱力學(xué)第一定律在純pVT變化過程的應(yīng)用56
2?7?1恒溫過程56
2?7?2恒容過程57
2?7?3恒壓過程58
2?7?4絕熱過程58
2?8熱力學(xué)第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用——節(jié)流膨脹62
2?8?1焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn)62
2?8?2節(jié)流膨脹熱力學(xué)63
2?8?3節(jié)流膨脹系數(shù)μJ?T64
2?8?4實(shí)際氣體的ΔU與ΔH66
2?9熱力學(xué)第一定律在相變過程的應(yīng)用67
2?9?1摩爾相變焓67
2?9?2相變過程熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算68
2?9?3摩爾相變焓與溫度的關(guān)系70
2?10化學(xué)反應(yīng)焓變71
2?10?1化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度71
2?10?2摩爾反應(yīng)焓變與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變73
2?10?3恒壓摩爾熱效應(yīng)Qp，m與恒容摩爾熱效應(yīng)QV，m74
2?10?4熱化學(xué)方程式75
2?10?5蓋斯定律75
2?10?6標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算76
2?11反應(yīng)焓變與溫度的關(guān)系82
2?11?1基爾霍夫公式82
2?11?2非恒溫反應(yīng)85
*2?12溶解焓與稀釋焓86
2?12?1摩爾溶解焓86
2?12?2摩爾稀釋焓87
學(xué)習(xí)基本要求89
習(xí)題90
第3章熱力學(xué)第二定律93
3?1熱力學(xué)第二定律94
3?1?1自發(fā)過程94
3?1?2熱和功的轉(zhuǎn)換95
3?1?3熱力學(xué)第二定律的表述95
3?2卡諾循環(huán)與卡諾定理97
3?2?1卡諾循環(huán)97
3?2?2卡諾定理99
3?3熵與克勞修斯不等式101
3?3?1熵的導(dǎo)出與定義101
3?3?2克勞修斯不等式103
3?3?3熵增原理104
3?3?4熵的物理意義105
3?4熵變的計(jì)算106
3?4?1單純pVT變化過程的熵變106
3?4?2相變過程的熵變114
3?5化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變117
3?5?1熱力學(xué)第三定律117
3?5?2規(guī)定熵與物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵118
3?5?3化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變120
3?6亥姆霍斯函數(shù)與吉布斯函數(shù)121
3?6?1亥姆霍斯函數(shù)122
3?6?2吉布斯函數(shù)123
3?7ΔA與ΔG的計(jì)算124
3?7?1單純pVT變化過程的ΔA與ΔG124
3?7?2相變過程的ΔA與ΔG125
3?7?3化學(xué)反應(yīng)的ΔA與ΔG127
3?8熱力學(xué)基本方程式與麥克斯韋關(guān)系式128
3?8?1熱力學(xué)基本方程式128
3?8?2對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系式130
3?8?3麥克斯韋關(guān)系式131
3?9熱力學(xué)第二定律在單組分系統(tǒng)相平衡中的應(yīng)用135
3?9?1克拉佩龍方程135
3?9?2克勞修斯-克拉佩龍方程136
3?9?3外壓與液體飽和蒸氣壓的關(guān)系137
學(xué)習(xí)基本要求139
習(xí)題140
第4章多組分系統(tǒng)熱力學(xué)143
4?1多組分系統(tǒng)組成的表示法144
4?2偏摩爾量144
4?2?1偏摩爾量的定義145
4?2?2偏摩爾量的加和公式146
4?2?3Gibbs-Duhem 公式146
4?2?4偏摩爾量的測(cè)定方法147
4?2?5偏摩爾量之間的關(guān)系149
4?3化學(xué)勢(shì)150
4?3?1化學(xué)勢(shì)的定義150
4?3?2多組分多相系統(tǒng)熱力學(xué)151
4?3?3化學(xué)勢(shì)判據(jù)152
4?3?4化學(xué)勢(shì)在相平衡中的應(yīng)用152
4?3?5化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系153
4?4氣體的化學(xué)勢(shì)153
4?4?1純理想氣體的化學(xué)勢(shì)153
4?4?2理想氣體混合物中任一組分的化學(xué)勢(shì)154
4?4?3純實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)155
4?4?4實(shí)際氣體混合物中任一組分的化學(xué)勢(shì)156
4?4?5逸度及逸度因子157
4?5稀溶液的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律157
4?5?1Raoult定律157
4?5?2Henry 定律158
4?5?3Raoult 定律與Henry 定律的比較160
4?6理想液態(tài)混合物160
4?6?1理想液態(tài)混合物的概念160
4?6?2理想液態(tài)混合物中任一組分的化學(xué)勢(shì)161
4?6?3理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì)162
4?7理想稀溶液163
4?7?1溶劑A的化學(xué)勢(shì)163
4?7?2溶質(zhì)B的化學(xué)勢(shì)164
4?7?3溶質(zhì)化學(xué)勢(shì)的應(yīng)用——分配定律165
4?8實(shí)際液態(tài)混合物和實(shí)際溶液——活度的概念167
4?8?1實(shí)際液態(tài)混合物167
4?8?2實(shí)際溶液168
4?9稀溶液的依數(shù)性169
4?9?1溶液中溶劑蒸氣壓下降169
4?9?2溶液的凝固點(diǎn)下降169
4?9?3溶液的沸點(diǎn)升高172
4?9?4滲透壓174
4?9?5依數(shù)性小結(jié)176
學(xué)習(xí)基本要求176
習(xí)題177
第5章化學(xué)平衡180
5?1化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡條件180
5?1?1化學(xué)反應(yīng)的平衡條件與反應(yīng)進(jìn)度的關(guān)系180
5?1?2化學(xué)反應(yīng)的親和勢(shì)與反應(yīng)方向181
5?2氣相化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)182
5?2?1理想氣體化學(xué)反應(yīng)的等溫方程182
5?2?2理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)183
5?2?3理想氣體化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的不同表示法185
5?2?4有純凝聚態(tài)物質(zhì)參加的理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)186
5?2?5固體分解反應(yīng)的分解壓力與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系187
5?2?6相關(guān)聯(lián)化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系188
5?2?7實(shí)際氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)188
5?3液態(tài)混合物與溶液中化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)189
5?3?1液態(tài)混合物中化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)189
5?3?2液態(tài)溶液中化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)190
5?4化學(xué)反應(yīng)的平衡計(jì)算190
5?4?1反應(yīng)的ΔrGm與K計(jì)算190
5?4?2平衡組成與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算192
5?5影響化學(xué)反應(yīng)平衡的因素194
5?5?1溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響194
5?5?2壓力對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響195
5?5?3惰性組分對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響196
5?5?4原料配比對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響196
5?6多個(gè)化學(xué)反應(yīng)平衡共存系統(tǒng)的組成計(jì)算197
5?7耦合反應(yīng)的化學(xué)平衡198
學(xué)習(xí)基本要求198
習(xí)題199
第6章量子力學(xué)概論201
6?1量子力學(xué)的研究?jī)?nèi)容與方法201
6?2量子力學(xué)的基本假定203
6?2?1微觀粒子的狀態(tài)和波函數(shù)203
6?2?2物理量和算符206
6?2?3本征函數(shù)、本征值和本征方程208
6?2?4態(tài)疊加原理208
6?2?5Pauli(泡利)原理209
6?3勢(shì)箱中自由平動(dòng)子的量子態(tài)和能級(jí)210
6?3?1一維勢(shì)箱中的自由平動(dòng)子210
6?3?2三維勢(shì)箱中的自由平動(dòng)子214
6?4雙粒子剛性轉(zhuǎn)子的量子態(tài)和能級(jí)216
6?5諧振子的量子態(tài)和能級(jí)218
6?5?1一維諧振子218
6?5?2三維諧振子219
6?6單電子原子的結(jié)構(gòu)220
6?6?1單電子原子薛定諤方程及其解220
6?6?2波函數(shù)和電子云圖223
學(xué)習(xí)基本要求229
習(xí)題229
第7章統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步231
7?1能級(jí)分布的微觀狀態(tài)數(shù)與系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)232
7?1?1分布與微態(tài)的概念232
7?1?2定域子系統(tǒng)的能級(jí)分布微態(tài)數(shù)233
7?1?3離域子系統(tǒng)的能級(jí)分布微態(tài)數(shù)234
7?1?4系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)234
7?2最概然分布與平衡分布235
7?2?1概率與等概率原理235
7?2?2最概然分布與平衡分布236
7?3概率與統(tǒng)計(jì)熵238
7?3?1熱力學(xué)概率與統(tǒng)計(jì)熵238
7?3?2熵的統(tǒng)計(jì)意義239
7?3?3統(tǒng)計(jì)熵與量熱熵的比較240
7?4玻爾茲曼分布與配分函數(shù)242
7?5用配分函數(shù)表示熱力學(xué)函數(shù)244
7?6粒子配分函數(shù)的計(jì)算246
7?6?1配分函數(shù)的分離——析因子性質(zhì)246
7?6?2能量零點(diǎn)的選擇與配分函數(shù)的關(guān)系246
7?6?3平動(dòng)配分函數(shù)247
7?6?4轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)248
7?6?5振動(dòng)配分函數(shù)249
7?6?6電子運(yùn)動(dòng)配分函數(shù)250
7?6?7核運(yùn)動(dòng)配分函數(shù)250
7?7熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算250
7?7?1理想氣體的熱力學(xué)性質(zhì)與配分函數(shù)的關(guān)系250
7?7?2平動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)251
7?7?3轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)252
7?7?4振動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)254
7?7?5電子和核運(yùn)動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)255
7?8從配分函數(shù)計(jì)算理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)255
附Ⅰ證明式S=clnΩ中的常數(shù)c 是玻爾茲曼常數(shù)k258
附Ⅱ玻爾茲曼公式中β值的推導(dǎo)259
學(xué)習(xí)基本要求260
習(xí)題260
附錄262
附錄一SI基本單位262
附錄二包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位262
附錄三某些物質(zhì)的臨界參數(shù)263
附錄四某些氣體的范德華常數(shù)263
附錄五某些氣體的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系264
附錄六某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾
熵及摩爾定壓熱容(p=100kPa，T=298K)265
附錄七某些有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(p=100kPa，T=298K)268