1、物理化学 (II) PHYSICAL CHEMISTRY（1）赵 丹 E-mail：Phone: 15879176996,1 为何要学习物理化学,理科哲学普遍物理化学现象背后的原理应用物理化学学科的逻辑发现、解决问题思维训练自我学习理解能力的提高解决实际问题的能力基础,引言,2 何谓物理化学,物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学 -付献彩-,以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系的特殊规律的学科。-中国大百科全书（唐有棋）-,Physical chemistry is the branch ofche
2、mistry that establishes and develops theprinciples of the subjects. Its concepts are used to explain and interpret observations on the physical and chemical properties of matter. Physical chemistry is also essential for developing and interpreting the modern techniques used to determine the structur
3、e and properties of matter, such as new synthetic materials and biological macromolecules.-Atkins-,3 物理化学的研究内容,(1) 化学反应的方向、限度和能量效 应 - 化学体系的平衡性质,(2) 化学反应的速率和反应机理 - 化学体系的动态性质,(3) 化学体系的微观结构和性质,其它分支学科还包括： 电化学、界面及胶体化学、光化学等,将物理化学原理应用于不同的体 系，则产生了物理有机化学、生物物 理化学、冶金物理化学等等。,与其他学科交叉：微波化学、机械 力化学、声化学、摩擦化学、磁化学,4 物
4、理化学学科的战略地位,(1) 物理化学是化学科学的理论基础及重要组成学科,(2) 物理化学极大地扩充了化学研究的领域(溶液化学、电化学、光化学和光电化学、量子化学、胶体和界面化学、微波化学、声化学、力化学、磁化学、键合分子 准键合分子和非化学计量物、极端条件化学过程）,(3) 物理化学促进相关学科的发展（材料化学、环境化学、生物化学、药物化学、地质化学）,(4) 物理化学与国计民生密切相关(新能源、新材料、新药物、绿色化学）,(5) 物理化学是培养化学人才的必需（适应能力强，后劲足，易于开辟新的领域）,5 学好物理化学的建议,正确理解基本概念、理论模型、公式的 物理意义及应用条件。,掌握并领会
5、物理化学的研究方法。,重视习题的演算。,优秀的学生作完一道题后会返回去问自己： 为什麽我做了这麽长时间？我最后发现的通向正确 道路的线索是什麽？以后再遇到同类的问题怎样才 能尽快地解出？ 很多东西是通过解题之后才学 到的。-Levine-,6 关于课程的一些要求,（1）教材和参考书：教材： 物理化学简明教程 印永嘉编 推荐参考书:物理化学 傅献彩等编（南京大学)物理化学 韩德刚 高执棣 高盘良(北大）物理化学习题解答（上、下册）王文清等编（北大）物理化学学习指南 高盘良Physical Chemistry IRA N.Levine,（2）作业：每周交一次,（3）答疑：每周一次时间：每周二上午地
6、点：理生楼B607Phone: 15879176996,（4）成绩评定：平时成绩（作业，测验）：30%期末考试：70%,上届45人中,10人卷面成绩不足60分,最终成绩有4人未通过,1-1. 热力学基本概念（Basic concepts of thermodynamics),1. 系统与环境（system and surroundings),敞开（开放）系统（Open system） 封闭（密闭）系统（Closed system） 隔离（孤立）系统（Isolated system）,第一章 热力学第一定律（The first law of thermodynamics),H2O(g) 1000
7、C,101.325kPa,（E，M皆交换）,2. 热力学的研究内容,3. 平衡热力学的特点,（1）研究对象：大量粒子组成的宏观体系。（热力学的结论不适用于微观体系中单独粒子或少量粒子的行为）,（2）研究方法：在经验定律的基础上，通过演绎的方法，得出一般性的规律。（高度的普适性和可靠性）,（3）只考虑过程的初、末态，不考虑过程的细节。（知其然，不知其所以然）,4. 热力学平衡状态（equilibrium state of thermodynamics),如果处在一定环境条件下的系统,其所 有的性质均不随时间而变化; 而且当此系统 与环境隔离后,也不会引起系统任何性质的 变化, 则称该系统处于热力
8、学平衡状态。,H2O(l) 1000C,H2O(g) 1000C,101.325kPa,恒温热源(100oC),热力学平衡状态,处于热力学平衡的系统必须同时满足 下列平衡：,5. 状态函数（ state functions),(1) 定义（definition )：描述（确定）系统状态的系统的各宏 观物理性质（如温度、压力、体积等）称 为系统的热力学性质，又称为状态函数。,（2）分类(classification)： 广度（广延、容量）性质（extensive property) 强度性质（intensive property),(a) 广度性质具有部分加和性，强度性质 无部分加和性。,V总=
9、 V1 + V2,(b) 广度性质是系统所含的物质的量的一 次齐函数，强度性质是零次齐函数。,P总p1+ p2,T1,p1,V1 T2,p2 ,V2,（c）两个广度性质相除，所得为强度性质例如：Vm=V/n , = m/V , Cm= C/n,（3）性质：,(a) 一个系统的状态函数之间是彼此关联的,一个组成不变的均相体系，只需两个强度 性质即可确定系统所有的强度性质。,(b) 状态函数是状态的单值函数,状态函数的值与系统的历史无关；,当系统由一个状态变化到另一个状态时， 状态函数的增量只取决于系统的初、末态， 而与具体变化的路径无关。,(c ) 状态函数的增量可用全微分表示。,6. 热和功,
10、Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。,1-2 热力学第一定律The first law of thermodynamics,3. 热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics）,实质：能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的 特殊形式，即在任何过程中能量既不能创造，也不能 消灭，只能从一种形式转变为另一种形式，而不同形 式的能量在互相转换时，永远是数量相当的。,也可以表述为：第一类永动机（无外界能量供应而不断对外做功）是不可能制成的。第一定律是人类经验的总结。,孤立体系中，能量的形式可以转化，但能量的总值不变。,一个封闭系统其热力学能的增加等于系统从环境吸收的热量与环境对系统做功之和。,复习: 1.1-1.4 作业: 2，5，7,
