《物理化学教程(第3版)》简介

《普通高等教育十二五规划教材:物理化学教程(第3版)》编辑推荐《普通高等教育十二五规划教材:物理化学教程(第3版)》的特点是物理化学理论与工程技术问题紧密结合，删繁就简，主线清晰，由浅入深，温故知新，注重实用性、启发性和可读性，利于教和学，内容和章节可进行多种组合，适应不同专业和不同学时的教学要求。目录第三版序第三版前言第二版序第二版前言第一版序第一版前言第1章热力学基础1-1基本概念1.系统与环境2.性质与状态3.热力学平衡态4.过程与途径5.可逆过程1-2热力学第一定律1.热和功2.热力学第一定律3.热力学能的数学性质4.焓5.理想气体的热力学能和焓1-3热和功的计算1.等容热2.等压热3.Cp与CV的关系4.等温功5.绝热功1-4热力学第二定律1.热传递和热功转化2.热力学第二定律3.熵的导出4.熵增原理5.理想气体的熵变1-5热力学函数关系1.亥姆霍兹函数和吉布斯函数2.热力学基本方程3.麦克斯韦关系式4.非理想系统的热力学计算习题第2章多组分多相系统热力学2-1偏摩尔量与化学势1.偏摩尔量2.化学势3.过程自发性判据4.组成的表示和物质的标准态2-2气体的化学势1.理想气体的化学势2.非理想气体的化学势3.液体和固体的化学势4.逸度和逸度系数的计算2-3溶液的化学势1.拉乌尔定律2.理想溶液的化学势3.非理想溶液的化学势2-4稀溶液的化学势1.亨利定律2.理想稀溶液的化学势3.非理想稀溶液的化学势2-5混合性质和依数性质1.气体的混合性质2.液体的混合性质3.稀溶液的依数性质习题第3章化学反应热力学3-1化学反应的方向和限度1.反应进度2.化学反应的自发性判据3.气相反应的化学平衡4.液相反应的化学平衡5.多相反应的化学平衡3-2化学反应的焓变1.标准摩尔反应焓2.标准摩尔生成焓3.标准摩尔燃烧焓4.反应焓变与温度的关系3-3化学反应的熵变1.标准摩尔反应熵2.热力学第三定律3.规定熵和标准熵4.反应熵变与温度的关系3-4化学平衡的计算1.标准平衡常数的计算2.等压反应热和等容反应热3.影响化学平衡的因素4.平衡移动原理习题第4章化学反应动力学4-1化学反应的速率和机理1.反应速率2.反应速率的实验测定3.反应机理4.反应机理的实验研究4-2基元反应的速率方程1.质量作用定律2.单分子反应3.双分子反应4.三分子反应5.阿伦尼乌斯公式4-3复杂反应的速率方程1.对行反应2.平行反应3.连串反应4.循环反应5.近似方法4-4表观反应动力学1.表观速率方程2.微分法3.积分法4.半衰期法5.浓度过量法和初速率法习题第5章相变热力学5-1相变焓和相变熵1.相变进度2.摩尔相变焓3.摩尔相变熵4.相变过程的自发性判据5-2单组分系统相平衡1.基本概念及定义2.相律的推导3.单组分系统两相平衡热力学方程4.单组分系统相图5.超临界流体萃取5-3二组分系统的气液平衡1.二组分系统两相平衡热力学方程2.液相完全互溶的气液平衡相图3.液相部分互溶的气液平衡相图4.液相完全不互溶的气液平衡相图5-4二组分系统的固液平衡1.固相完全互溶的固液平衡相图2.固相部分互溶的固液平衡相图3.固相完全不互溶的固液平衡相图4.生成化合物的固液平衡相图习题第6章电化学6-1电解质溶液1.电解质溶液的导电机理及法拉第定律2.电解质溶液的导电性质3.电解质溶液的活度和活度系数4.电解质离子的平均活度系数5.德拜-休克尔理论6-2电化学系统1.可逆电池与可逆电极2.可逆电池热力学3.电池电动势产生的机理6-3电极电势1.电极电势的定义2.电极的分类3.由电极电势计算电池电动势4.电极电势及电池电动势的应用6-4不可逆电极过程1.分解电压2.极化作用与超电势3.电极过程动力学4.电极反应的竞争6-5电化学的应用1.腐蚀与防护2.膜电势与离子选择性电极3.化学电源4.电化学合成习题第7章表面化学7-1表面热力学基础1.比表面量2.表面热力学基本方程3.表面功4.表面张力及其影响因素5.过程自发性判据7-2液体的表面性质1.弯曲液面的附加压力2.弯曲液面的饱和蒸气压3.润湿现象4.毛细现象5.溶液的表面吸附7-3固体的表面性质1.固体的表面吸附2.气-固表面吸附热力学3.气-固相催化反应动力学7-4表面化学的应用1.表面活性剂2.膜分离技术3.吸附剂及其应用4.粉体与纳米材料习题第8章胶体化学8-1胶体的概念与性质1.分散系统2.胶体的光学性质3.胶体的动力学性质4.胶体的电学性质8-2无机胶体系统1.无机胶体的制备2.无机胶体的稳定性3.无机胶体的应用8-3有机胶体系统1.有机胶体的制备2.乳状液、微乳状液和泡沫3.有机胶体系统的应用8-4高分子化合物溶液1.高分子化合物的相对分子质量2.高分子溶液的黏度3.高分子溶液的渗透压和唐南平衡4.高分子化合物的聚沉和盐析习题参考书目附录附录一物理和化学基本常数附录二能量单位换算因子附录三标准相对原子质量（2007）附录四某些气体等压摩尔热容与温度的关系附录五某些物质的临界参数附录六某些气体的范德华常数附录七某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵及等压摩尔热容（100kPa，298.15K）附录八某些物质的标准摩尔燃烧焓（100kPa，298.15K）文摘版权页：插图：第1章热力学基础在众多的自然现象中，热现象是最基本的一类。例如，物体的热胀冷缩、物质的气液相变、热机的热功转换、反应的吸热放热等，无一不与热现象密切相关。热力学是研究热现象的宏观理论。人们通过对自然界大量的热现象的长期观察和实验，总结和归纳出了基本的三条规律：热力学第一定律、第二定律和第三定律。热力学理论就是以这三条定律为基础，应用数学方法，通过逻辑演绎，研究各种热现象的规律及物质系统的热力学性质的理论。由于热力学方法没有任何假设，它的出发点是客观的实验事实，所以它的结论是普遍的和可靠的，是适合一切物质系统的，这是热力学理论的一个重要特征。然而热力学理论没有考虑物质的微观结构，对热现象只是宏观的、唯象的描述，这就决定了它的局限性：不能对物质系统的宏观性质给予微观本质的说明，也不能解释与微观运动密切相关的宏观性质的涨落现象。热力学的理论在实践中已经获得了十分广泛的应用。它曾有力地推动过产业革命，近代发展起来的许多科学与技术领域都涉及热力学的基本理论。例如，热力学理论提供了提高热机效率的途径，也为预测化学反应的可能性提供了理论依据。所以，热力学既是一门理论性很强的物理学分支，又是一门与实际应用极为密切的基础学科。尽管热力学已形成了独立而完整的理论体系，并且在广泛的领域里得到应用。但是，无论从理论的还是应用的角度来看，其发展前景仍很广阔，一些重大的理论课题期待解决，一些新的应用领域需要不断探索。尽管每前进一步都是十分艰难的，但是可以肯定地讲，热力学理论还会不断地出现突破，实际应用的领域也会进一步扩大。1-1基本概念1.系统与环境热力学把所研究的对象称为系统，把与系统密切相关的其余部分称为环境。系统与环境之间的划分可以是实际的物理界面，也可以是假想界面。环境与系统可以通过界面进行物质和能量的传递和交换。在热力学中，按照物质和能量的传递和交换的不同，可以把系统分为三类：（1）敞开系统。系统与环境之间既有能量的传递和交换，又有物质的传递和交换。（2）封闭系统。系统与环境之间只有能量的传递和交换，没有物质的传递和交换。（3）孤立系统。系统与环境之间既无能量的传递和交换，也无物质的传递和交换。孤立系统又称为隔离系统。事实上，绝对的孤立系统是不存在的。但如果所研究的系统与环境之间的物质和能量的传递和交换小到可以忽略不计时，则可近似认为系统是孤立的。系统与环境的划分在热力学中十分重要，处理实际问题时，如能适当地选择系统，往往可使问题简化。在热力学中，按照组分数和相数的不同，也可以把系统分为四类：（1）单组分单相系统。只含有一种化学物质，内部不存在物理界面的系统，例如仅仅由氧气组成的系统。（2）多组分单相系统。含有多种化学物质，内部不存在物理界面的系统，例如由空气组成的系统。（3）单组分多相系统。只含有一种化学物质，内部存在物理界面的系统，例如由水蒸气和水组成的系统。（4）多组分多相系统。含有多种化学物质，内部存在物理界面的系统，例如由空气和海水组成的系统。在热力学中，按照所采用的物理模型的不同，还可以把系统分为两类：（1）理想系统，包括理想气体、理想溶液、理想稀溶液等系统。（2）非理想系统，包括非理想气体、非理想溶液、非理想稀溶液等系统。2.性质与状态在热力学中，常常用系统的宏观性质如系统中物质的量n、温度T、体积V、压力p等来描述系统的热力学状态（简称状态），这些宏观性质就称为系统的热力学状态函数（简称状态函数）。系统的状态是所有状态函数的综合表现，当系统的各种状态函数确定后，系统的状态也就被确定下来。反之，当系统的状态确定以后，所有的状态函数也就被唯一地确定了。因此，系统的状态函数是系统状态的单值函数，根据状态函数的特点可将其分为两类：（1）广度性质状态函数。这类性质状态函数的数值与系统所含物质的量有关，例如质量、体积等。广度性质状态函数具有加和性，即整个系统的某一广度性质状态函数的数值等于系统各部分这种性质状态函数的数值的总和。（2）强度性质状态函数。这类性质状态函数的数值与系统所含物质的量无关，例如温度、压力等。强度性质状态函数不具有加和性，即整个系统的某一强度性质状态函数的数值不等于系统各部分这种性质状态函数的数值的总和。广度性质状态函数除以物质的量之后就变成强度性质状态函数，例如体积V是广度性质状态函数，但摩尔体积Vm＝V/n则是强度性质状态函数。3.热力学平衡态在一定的环境条件下，如果一个系统的所有状态函数都有确定值，并且不随时间变化，则称这个系统处于热力学平衡态（简称平衡态）。一个处于平衡状态的封闭系统，应同时满足下列几个平衡：（1）热平衡。如果系统内部以及系统与环境之间没有绝热壁存在，则达到平衡后，系统内部各部分温度相等，而且系统与环境的温度也相等。（2）力平衡。如果系统内部以及系统与环境之间没有刚性壁存在，则达到平衡后，系统内部各部分压力相等，而且系统与环境的压力也相等。（3）相平衡。如果系统内存在多个相，则达到平衡后，系统中各相的组成和数量均不随时间而改变。（4）化学平衡。如果系统内存在多个组分，则达到平衡后，系统中各组分的组成和数量均不随时间而改变。如果上述几个平衡不能同时满足，则称这个封闭系统处于非平衡态。对于一个孤立系统来说，因为环境不会对系统产生影响，所以孤立系统达到平衡态的含义只包括系统内部的热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡，而不考虑系统和环境之间的平衡。只有当系统达到平衡态时，系统的强度性质状态函数才有确定的数值和物理意义。例如对一个没有达到热平衡的系统，就不能定义系统的温度，对一个没有达到力平衡的系统，就不能定义系统的压力。此外，只有当系统处于平衡态时，系统的状态函数之间才存在函数关系，这种函数关系称为状态方程。例如只有当理想气体处于平衡态时，它的压力、体积、温度和物质的量之间才存在函数关系pV＝nRT（1-1-1）这种函数关系称为理想气体状态方程，这就是说理想气体状态方程只能描述处于平衡态时的理想气体。由于在平衡态时系统的状态函数通过状态方程彼此相关，所以为了描述系统的平衡态，并不需要罗列出所有的状态函数的数值，而只需确定其中几个，再利用状态方程，便可以完全确定所有的状态函数的数值了。也就是说，对于一个给定的系统，其状态函数中只有几个独立的。例如对于理想气体组成的单组分单相封闭系统来说，由于系统与环境之间没有物质的传递，所以当系统确定后，其物质的量n就确定了。当理想气体处于平衡态时，我们只需在p、V、T三个状态函数中任意指定其中两个的值，则第三个状态函数的值通过式（1-1-1）的状态方程就完全确定了。大量的事实证明：对于一个单组分单相封闭系统，如果系统处于平衡态，一般来说，只要确定两个可以独立变化的状态函数的值，则其他状态函数的值也就随之确定了。4.过程与途径系统的状态可以发生一系列的变化，这种变