热力学第一定律1.0-1.14.ppt

参 考 书 目 1.引永嘉,奚正锴编,物理化学简明教程(第三版) 高等教育出版社 2. 上海师范大学,河北师范大学,华中师范大学,华南 师范大学,河南师范大学合编,物理化学(第三板), 高等教育出版社 3. 万洪文,詹正坤主编,物理化学,高等教育出版社. 0.1 物理化学的目的和内容 0.2 物理化学的研究方法 0.2 物理化学的研究方法 0.3 物理化学的建立与发展 0.3 物理化学的建立与发展 十九世纪前期，欧洲发生产业革命以后，手工业开始向机械工业过渡，化学也逐渐向近代科学转化。原子、分子学说-1804年道尔顿的原子论，1811年亚佛加得罗的分子论；定比定律等经过多年激烈地争论最后得到确立。新的学科如：气相动力学、有机化学等亦相继诞生。至十九世纪中叶，随着生产的发展，化学已积累不少事实急待归纳总结和提高，要求它由经验科学上生为具有理论体系的科学。在这种情形下，物理化学就逐渐地建立起来。那时，由于蒸汽机的广泛使用，促使人们对热功转换问题进行了深刻地研究，于是确立了热力学第一定律和热力学第二定律，并且开始把物理化学的规律运用于化学，如1840年门捷列夫的元素周期律都促使了物理化学进一步的发展和提高。 0.3 物理化学的建立与发展 十九世纪中叶形成： 1887年俄国科学家W.Ostwald （1853-1932后加入德国籍）和荷兰科学家J.H.van’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）。 0.3 物理化学的建立与发展 从此以后,1876年吉布斯奠定了多相体系的热力学理论基础，他导出多相平衡的相律关系，丰富了热力学理论在冶金、地质和化工方面的应用；1884年范特霍夫创立了稀溶液理论以及他在研究化学平衡方面的贡献；1886年，阿累尼乌斯的电离学说，揭示了电解质稀溶液本性。同时，他在化学动力学方面也作出过重要的贡献；1906年奈恩斯特发现了热定理，进而建立了热力学第三定律、，他还奠定了电化学理论基础。 0.3 物理化学的建立与发展 当前，化学热力学研究的一个重要方面，是从平衡态向非平衡态发展，即把热力学方法推广到不可逆过程，产生了“不可逆过程热力学”。不可逆过程热力学理论已开始成功地应用到输运现象，化学动力学以及其他物理化学过程。由于在生物学、气象天体物理学等等中，事物的发生和发展都是不可逆过程，因此，不可逆过程热力学将有广阔的发展前景。 0.3 物理化学的建立与发展 二十世纪迅速发展： 新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化学、化学热力学、电化学、溶液化学、 胶体化学、表面化学、化学动力学、催化作用、量子化学和结构化学等。 0.3 物理化学的建立与发展 化学动力学最近开始从微观角度研究反应速率，有时被人们称为“分子力学”。它运用分子束和激光、闪光、光解等实验手段，用量子化学计算位能面，定量地研究具有确定初始能态的原子、分子、离子在反应碰撞中发生能量传递和跃迁等基元过程速率的规律。它对研究无机、有机、高分子和生化反应的机理，分析控制反应的各种因素（如环境效应、结构、空间因素等），反应类型和中间体（或激发态）过渡态结构的关系等有重要的启发性，从而有助于控制和改造反应的进行。 0.3 物理化学的建立与发展 数据和反应规律，就不难抽象出数学模型，利用电子计算机即可完成一个新的化工流程的设计，从而有可能缩短到理论，再转过来指导实践又发展理论的巨大生命力。 0.4近代化学的发展趋势和特点 0.4近代化学的发展趋势和特点 (1).从宏观到微观 单用宏观的研究方法是不够的，只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。 0.4 近代化学的发展趋势和特点 (2).从体相到表相 在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，随着测试手段的进步，了解 表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。 0.4近代化学的发展趋势和特点 0.4近代化学的发展趋势和特点 (4).从单一学科到交叉学科 化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉科学，如生物化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。 0.4近代化学的发展趋势和特点 (5).从研究平衡态到研究非平衡态 经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系的研究更具有实际意义，自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。 0.5