《化学热力学》教学大纲.doc

《化学热力学》教学大纲 课程代码： 课程名称：《化学热力学》 说 明：物理化学中的化学热力学问题，一向被学生视为最难学懂的课程。作为一门科学，它既古老又年轻，一直是化学及化工工作者解决理论及生产实际问题的重要依据与手段。但是化学专业的本科生只是在物理化学课程中学习了经典的热力学，而化学热力学的发展与在实际中的应用，远远超出了经典热力学的范围，尤其非平衡态热力学及其在其他领域中的应用都未作介绍，这对于化学专业的本科学生来说是欠缺的。因此本课程的目的在于系统阐明经典热力学与非平衡态热力学的区别与联系；系统而简明的介绍化学热力学发展简史以及中国化学热力学发展史；介绍化学热力学在能源、新材料、生命科学等领域的应用。 本课程分三大部分介绍，共计32学时，考核方式为笔试。 内 容： 引 言 (1学时) 一、介绍化学热力学的研究对象和方法，热力学在物理化学中的地位。 二、简介化学热力学的研究目的与研究内容 三、介绍经典化学热力学体系与非平衡态热力学体系的本质区别 第一部分 化学热力学发展简史（2学时） 此部分主要介绍这一学科的现状和发展趋势；指出目前存在的主要问题。 化学热力学发展简史（2 学时） 教学要求:本章要求学生了解经典化学热力学体系的建立、发展；热学建立与发展过程中不同的观点；了解化学热力学的发展现状。 知识要点： 化学热力学发展简史 化学热力学发展趋势 中国化学热力学的发展 重 点：化学热力学的发展趋势 难 点：化学热力学体系发展现状。 第二部分 经典热力学（12 学时） 本部分系统论述经典热力学的研究内容及在实际中的应用。 第二章 温标的确立与热力学第零定律（2学时） 教学要求：要求学生掌握热力学第零定律的内容，及在温度测量中的应用。 知识要点： 一、平衡态、状态参量、热力学第零定律 指出热力学平衡与力学平衡、化学平衡、稳定状态的区别与联系 二、温度、温标、常用温度计 从经验温标三要素的教学中，引入理想气体温标；介绍验温器到温度计的建立过程，使学生了解怎样描述物理规律；介绍测温学的建立及其在热学系统理论建立和发展中的作用，进而使学生理解为什么物理化学是以实验为基础的定量科学。 三、物态方程、理想气体方程 从气体三个实验定律导出理想气体状态方程。介绍物理化学的理想模型，理想化方法。 重 点：理想气体温标的确立；热力学第零定律的内容； 难 点：理想气体状态方程的导出。 第三章 热力学第一定律及其应用 (4学时) 教学要求：要求学生掌握热力学第一定律所表述的内容，及其在实际生产中的具体应用。 知识要点： 一、热力学第一定律的内容：包括文字表述、数学公式、所阐明的热力学过程中的能量问题 二、热力学第一定律对理想气体的应用，重点介绍卡诺循环；热机及致冷机工作原理。介绍并分析双向制空调、电冰箱的循环过程。讨论科学与技术的关系。 三、热力学第一定律对实际气体的应用，重点介绍节流过程及其在气体液化中的应用；以及绝热过程在气象学中的应用。 重 点：热力学第一定律的内容及其在理想气体中的应用 难 点：实际气体的节流过程 第四章 热力学第二定律与熵 (4学时) 教学要求：要求学生掌握热力学第二定律的内容、本质，及其在解决实际问题中的具体应用；了解熵在现代科学中的深化和泛化。 知识要点： ??? 一、热力学第二定律的文字表述、数学表达。 ??? 二、实际宏观过程的不可逆性 ??? 三、熵的引入、深化和泛化 ??? 四、热力学第二定律统计意义，阐明热力学第二定律的实质。 五、关于热力学第二定律的若干诘难和佯谬。 重 点：热力学第二定律的内容；熵的意义 难 点：熵的引入 第五章 热力学第三定律与规定熵 （2学时） 知识要点： 传递现象基本规律 费克定律 傅里叶定律 牛顿定律 在世界问题中的应用 重 点：费克定律、傅里叶定律、牛顿定律 难 点：费克定律、傅里叶定律、牛顿定律 第七章 非平衡态热力学 （5学时） 教学要求：要求学生了解非平衡态热力学的基本假定、基本方程、线性唯象关系式和昂萨格倒易关系式这两个基本定理；了解非平衡态热力学对传递现象的应用。 知识要点： 非平衡态热力学的基本假定 非平衡态热力学的基本方程 非平衡态热力学的基本定理 四、非平衡态热力学对传递现象的应用 重 点：非平衡态热力学的基本定理：线性唯象关系式和昂萨格倒易关系式 难 点：非平衡态热力学的基本方程、线性唯象关系式和昂萨格倒易关系式 第八章 敞开体系的热力学第二定律（8学时） 教学要求：要求学生从经典热力学的研究方法、研究对象出发，掌握敞开体系热力学第二定律的内容；掌握耗散结构理论及其提出的依据；了解当代科技革命的前沿领域之一系统自组织理论。 知识要点： 敞开体系热力学第二定律和最小熵原理 耗散结构理论-非平衡是有序之源 系统自组织理论 耗散结构理论在实际中的应用 重