物理化學（上）

緒論1
0?1化學發(fā)展史概述1
0?2物理化學的建立與發(fā)展3
0?3研究物理化學的目的和研究內(nèi)容4
0?4物理化學中物理量的運算規(guī)則5
0?5物理化學課程的學習方法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)驗定律10
1?1?2理想氣體狀態(tài)方程的導出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實際氣體狀態(tài)方程18
1?3?1實際氣體的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普遍化的實際氣體狀態(tài)方程24
1?4實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對應狀態(tài)原理與壓縮因子圖30
1?5?1對比參數(shù)30
1?5?2對應狀態(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利用壓縮因子圖計算實際氣體的p、Vm、T33
學習基本要求34
習題34
第2章熱力學第一定律38
2?1溫度與熱力學第零定律39
2?2基本概念與常用術語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體積功的計算與可逆過程45
2?3?1體積功的計算45
2?3?2可逆過程概念及其特征47
2?4熱力學第一定律48
2?4?1熱力學第一定律文字敘述48
2?4?2封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的數(shù)學表達式49
2?4?3焦耳實驗50
2?5恒容熱、恒壓熱及焓51
2?5?1恒容熱(QV)與熱力學能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的關系55
2?7熱力學第一定律在純pVT變化過程的應用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熱力學第一定律對實際氣體的應用——節(jié)流膨脹62
2?8?1焦耳-湯姆遜實驗62
2?8?2節(jié)流膨脹熱力學63
2?8?3節(jié)流膨脹系數(shù)μJ?T64
2?8?4實際氣體的ΔU與ΔH66
2?9熱力學第一定律在相變過程的應用67
2?9?1摩爾相變焓67
2?9?2相變過程熱力學函數(shù)的計算68
2?9?3摩爾相變焓與溫度的關系70
2?10化學反應焓變71
2?10?1化學計量數(shù)與反應進度71
2?10?2摩爾反應焓變與標準摩爾反應焓變73
2?10?3恒壓摩爾熱效應Qp，m與恒容摩爾熱效應QV，m74
2?10?4熱化學方程式75
2?10?5蓋斯定律75
2?10?6標準摩爾反應焓變的計算76
2?11反應焓變與溫度的關系82
2?11?1基爾霍夫公式82
2?11?2非恒溫反應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
學習基本要求89
習題90
第3章熱力學第二定律93
3?1熱力學第二定律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化學反應的標準摩爾反應熵變117
3?5?1熱力學第三定律117
3?5?2規(guī)定熵與物質(zhì)的標準摩爾熵118
3?5?3化學反應的標準摩爾反應熵變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化學反應的ΔA與ΔG127
3?8熱力學基本方程式與麥克斯韋關系式128
3?8?1熱力學基本方程式128
3?8?2對應系數(shù)關系式130
3?8?3麥克斯韋關系式131
3?9熱力學第二定律在單組分系統(tǒng)相平衡中的應用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系137
學習基本要求139
習題140
第4章多組分系統(tǒng)熱力學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偏摩爾量的測定方法147
4?2?5偏摩爾量之間的關系149
4?3化學勢150
4?3?1化學勢的定義150
4?3?2多組分多相系統(tǒng)熱力學151
4?3?3化學勢判據(jù)152
4?3?4化學勢在相平衡中的應用152
4?3?5化學勢與溫度、壓力的關系153
4?4氣體的化學勢153
4?4?1純理想氣體的化學勢153
4?4?2理想氣體混合物中任一組分的化學勢154
4?4?3純實際氣體的化學勢155
4?4?4實際氣體混合物中任一組分的化學勢156
4?4?5逸度及逸度因子157
4?5稀溶液的兩個經(jīng)驗定律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勢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的化學勢163
4?7?2溶質(zhì)B的化學勢164
4?7?3溶質(zhì)化學勢的應用——分配定律165
4?8實際液態(tài)混合物和實際溶液——活度的概念167
4?8?1實際液態(tài)混合物167
4?8?2實際溶液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溶液的凝固點下降169
4?9?3溶液的沸點升高172
4?9?4滲透壓174
4?9?5依數(shù)性小結176
學習基本要求176
習題177
第5章化學平衡180
5?1化學反應的方向和平衡條件180
5?1?1化學反應的平衡條件與反應進度的關系180
5?1?2化學反應的親和勢與反應方向181
5?2氣相化學反應的平衡常數(shù)182
5?2?1理想氣體化學反應的等溫方程182
5?2?2理想氣體化學反應的標準平衡常數(shù)183
5?2?3理想氣體化學反應平衡常數(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反應的標準平衡常數(shù)186
5?2?5固體分解反應的分解壓力與標準平衡常數(shù)的關系187
5?2?6相關聯(lián)化學反應標準平衡常數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系188
5?2?7實際氣體化學反應的標準平衡常數(shù)188
5?3液態(tài)混合物與溶液中化學反應的平衡常數(shù)189
5?3?1液態(tài)混合物中化學反應的平衡常數(shù)189
5?3?2液態(tài)溶液中化學反應的平衡常數(shù)190
5?4化學反應的平衡計算190
5?4?1反應的ΔrGm與K計算190
5?4?2平衡組成與轉(zhuǎn)化率的計算192
5?5影響化學反應平衡的因素194
5?5?1溫度對化學反應平衡的影響194
5?5?2壓力對化學反應平衡的影響195
5?5?3惰性組分對化學反應平衡的影響196
5?5?4原料配比對化學反應平衡的影響196
5?6多個化學反應平衡共存系統(tǒng)的組成計算197
5?7耦合反應的化學平衡198
學習基本要求198
習題199
第6章量子力學概論201
6?1量子力學的研究內(nèi)容與方法201
6?2量子力學的基本假定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勢箱中自由平動子的量子態(tài)和能級210
6?3?1一維勢箱中的自由平動子210
6?3?2三維勢箱中的自由平動子214
6?4雙粒子剛性轉(zhuǎn)子的量子態(tài)和能級216
6?5諧振子的量子態(tài)和能級218
6?5?1一維諧振子218
6?5?2三維諧振子219
6?6單電子原子的結構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
學習基本要求229
習題229
第7章統(tǒng)計熱力學初步231
7?1能級分布的微觀狀態(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)的能級分布微態(tài)數(shù)233
7?1?3離域子系統(tǒng)的能級分布微態(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)計熵238
7?3?1熱力學概率與統(tǒng)計熵238
7?3?2熵的統(tǒng)計意義239
7?3?3統(tǒng)計熵與量熱熵的比較240
7?4玻爾茲曼分布與配分函數(shù)242
7?5用配分函數(shù)表示熱力學函數(shù)244
7?6粒子配分函數(shù)的計算246
7?6?1配分函數(shù)的分離——析因子性質(zhì)246
7?6?2能量零點的選擇與配分函數(shù)的關系246
7?6?3平動配分函數(shù)247
7?6?4轉(zhuǎn)動配分函數(shù)248
7?6?5振動配分函數(shù)249
7?6?6電子運動配分函數(shù)250
7?6?7核運動配分函數(shù)250
7?7熱力學函數(shù)的計算250
7?7?1理想氣體的熱力學性質(zhì)與配分函數(shù)的關系250
7?7?2平動對熱力學函數(shù)的貢獻251
7?7?3轉(zhuǎn)動對熱力學函數(shù)的貢獻252
7?7?4振動對熱力學函數(shù)的貢獻254
7?7?5電子和核運動對熱力學函數(shù)的貢獻255
7?8從配分函數(shù)計算理想氣體反應的標準平衡常數(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259
學習基本要求260
習題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系264
附錄六某些物質(zhì)的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函數(shù)、標準摩爾
熵及摩爾定壓熱容(p=100kPa，T=298K)265
附錄七某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓(p=100kPa，T=298K)268