物理化學

前言

　　物理化學是高等農(nóng)林院校中生物技術(shù)、生物工程、食品科學、環(huán)境科學、土壤農(nóng)化、動物科學等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)理論課。本課程的主要任務(wù)是講授熱力學第一定律、熱力學第二定律、混合物和溶液、相平衡、化學平衡、電解質(zhì)溶液、電化學基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用、化學動力學基礎(chǔ)、表面現(xiàn)象和膠體化學等方面的理論和知識。這些知識是相關(guān)專業(yè)后繼課程的基礎(chǔ)，同時也為學生今后從事其專業(yè)技術(shù)與科研工作打下必要的基礎(chǔ)。　　隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，化學與生命、資源與環(huán)境等學科的相互滲透日益加深，物理化學學科的信息量急劇增加，物理化學教材內(nèi)容勢必需要隨之進行相應(yīng)的調(diào)整與更新。適用于不同專業(yè)的物理化學教材已有很多版本，有不少教材水平很高。我們編寫此教材的目的，是為了給大家提供多一種選擇的機會。膠體化學家傅鷹教授說過：“編寫課本既非創(chuàng)作，自不得不借助于前人，編者只在安排取舍之間略抒己見而已。若此書中偶有可取，主要應(yīng)歸功于上列諸家；若有錯誤，點金成鐵之咎責在編者?！薄　”緯攸c闡述物理化學的基本概念和基本理論，力求簡明闡述物理化學原理及其應(yīng)用，避免繁雜的公式推導和數(shù)學計算，對例題和習題的選編力求典型并注重啟發(fā)性，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維。章末列有閱讀材料及相關(guān)鏈接，在一定程度上反映了物理化學學科及其與生命、環(huán)境等學科結(jié)合的新進展，介紹了離子液體、超臨界流體的應(yīng)用、太陽能的士與太陽能電池、生物降解高分子材料、表面活性劑的濁點和濁點萃取技術(shù)等反映學科前沿的內(nèi)容。本書強化物理化學基本原理的應(yīng)用，滿足不同層次的讀者需要，有利于擴大讀者的知識面，以期活躍思維、開闊思路?？紤]到全國農(nóng)林院校的類型、層次，相應(yīng)的本科人才培養(yǎng)目標、規(guī)格不同，對理科基礎(chǔ)課程教學要求有所不同，學時數(shù)亦不同，各個學?？梢愿鶕?jù)具體情況，對本書內(nèi)容進行取舍。

內(nèi)容概要

本書是教育部高等農(nóng)林院校理科基礎(chǔ)課程教學指導委員會推薦示范教材，包括化學熱力學、化學動力學、電化學、表面現(xiàn)象與膠體化學等內(nèi)容共10章。該書主要突出物理化學的基礎(chǔ)性和交叉性兩大特點，重點闡述基本概念和基本理論，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，章末列有閱讀材料和相關(guān)鏈接，適當介紹學科的新進展，力求達到知識、能力、素質(zhì)的統(tǒng)一。每章配有思考題和習題，書末附有習題參考答案。本書可作為高等農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)物理化學課程的教材，亦可作為其他院校相關(guān)專業(yè)的教材或科研技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

緒論第1章　熱力學第一定律　1.1　熱力學基本概念　　1.1.1　系統(tǒng)與環(huán)境　　1.1.2　系統(tǒng)的性質(zhì)　　1.1.3　狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)　　1.1.4　過程與途徑　　1.1.5　熱與功　1.2　熱力學第一定律　　1.2.1　熱力學能　　1.2.2　熱力學第一定律　1.3　功與過程　　1.3.1　功與過程的關(guān)系　　1.3.2　可逆過程及其特點　1.4　熱與過程　　1.4.1　等容熱QV　　1.4.2　等壓熱Qp與焓　　1.4.3　熱容　1.5　熱力學第一定律對理想氣體的應(yīng)用　　1.5.1　Joule實驗　　1.5.2　理想氣體的熱容　　1.5.3　理想氣體AU，△H的計算　　1.5.4　理想氣體絕熱可逆過程　1.6　相變過程及其Q，W，AU，△H的計算　1.7　熱化學　　1.7.1　反應(yīng)進度　　1.7.2　熱力學標準態(tài)和熱化學方程式　　1.7.3　化學反應(yīng)的熱效應(yīng)　　1.7.4　Hess定律　　1.7.5　幾種熱效應(yīng)　　1.7.6　反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系——基爾霍夫公式　本章小結(jié)　閱讀材料　相關(guān)鏈接　思考題　習題第2章　熱力學第二定律　2.1　自發(fā)過程與熱力學第二定律　　2.1.1　自發(fā)過程的特征——不可逆性　　2.1.2　熱力學第二定律的經(jīng)典表述　2.2　熵增加原理和熵判據(jù)：　　2.2.1　卡諾循環(huán)與卡諾定理　　2.2.2　熵的概念　　2.2.3　熱力學第二定律的數(shù)學表達式　　2.2.4　熵增加原理和熵判據(jù)　2.3　熵變的計算　　2.3.1　理想氣體單純P，V，T變化過程的熵變　　2.3.2　相變過程的熵變　　2.3.3　熱力學第三定律和化學變化過程的熵變　2.4　熵的統(tǒng)計意義　2.5　Helmholtz自由能與Gibbs自由能　　2.5.1　熱力學第一定律、熱力學第二定律聯(lián)合式　　2.5.2　Helmholtz自由能及判據(jù)　　2.5.3　Gibbs自由能及判據(jù)　　2.5.4　熱力學判據(jù)總結(jié)　2.6　熱力學函數(shù)間的關(guān)系　　2.6.1　熱力學函數(shù)之間的關(guān)系　　2.6.2　熱力學基本關(guān)系式　　2.6.3　特征偏微商和Maxwell關(guān)系式　2.7　AG的計算　　2.7.1　單純P，V，T變化過程中的AG　　2.7.2　相變過程中的△G　　2.7.3　化學變化過程中的AG　2.8　Gibbs自由能變隨溫度及壓力的變化　　2.8.1　Gibbs自由能變與溫度的關(guān)系　……第3章　混合物和溶液第4章　相平衡第5章　化學平衡第6章　電解質(zhì)溶液第7章　電化學基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用第8章　化學動力學基礎(chǔ)第9章　表面現(xiàn)象第10章　膠體化學　習題參考答案參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

　　物理化學是從研究化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系人手，借助數(shù)學和物理的理論和方法，來探求化學變化基本規(guī)律的一門學科，在實驗方法上主要采用物理學中的方法。作為化學學科的一個分支，物理化學自然也與其他學科如生命科學、資源環(huán)境科學、食品科學等之間有著密不可分的聯(lián)系。研究物理化學的目的主要是為了解決生產(chǎn)實踐和科學研究中向化學提出的理論問題，揭示化學變化的本質(zhì)，更好地駕馭化學，使之為生產(chǎn)實踐服務(wù)?！　?.物理化學的內(nèi)容　　本書不包括結(jié)構(gòu)化學的內(nèi)容，主要內(nèi)容包括以下兩個方面：　?。?）化學反應(yīng)進行的方向和限度問題。在指定條件下，一個化學反應(yīng)能否朝預定的方向進行？如果能夠進行，進行到什么程度為止？如何控制外界條件（如溫度、濃度、壓力等），使反應(yīng)按照我們所需要的方向進行，這些問題都是化學熱力學研究的范疇?！　。?）化學反應(yīng)的速率和機理問題。用化學熱力學的方法只能判斷一個化學反應(yīng)進行的可能性。如果一個化學反應(yīng)能夠進行的話，反應(yīng)的快慢，反應(yīng)經(jīng)過一個什么樣的具體步驟——也就是反應(yīng)的機理問題。外界條件（如溫度、壓力、濃度、催化劑、光照等）對反應(yīng)速率有什么影響？這些是化學動力學要解決的問題?！　』瘜W熱力學的研究可以解決化學反應(yīng)能不能進行，即化學反應(yīng)可能性的問題；而化學動力學的研究則解決化學反應(yīng)能不能用于實際生產(chǎn)，即化學反應(yīng)現(xiàn)實性的問題?！　∥锢砘瘜W內(nèi)容還包括電化學、表面現(xiàn)象與膠體化學等許多分支，它們的原理和方法仍屬于物理化學范圍。　　……

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