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绪 论有关数学气 体 一、绪论 1. 物理化学及其研究方法 物理化学是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而找出化学运动中最具有普遍性的基本规律的一门学科。是化学学科中的一个重要分支，是化学科学的理论基础。 研究方法 以物理学的基本原理和实验手段为基础，借助数学方法来研究化学反应的规律——逻辑推理法。如 热力学方法（宏观）——化学热力学； 统计力学方法——化学统计热力学； 量子力学（微观）——量子化学； 光学——光化学； 电学——电化学。 2.物理化学所担负的主要任务： ①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴随发生的能量转换关系； 　例如合成氨，常温常压下能否进行？产率？ ②化学动力学——化学反应的速率和机理； 　上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反应途径（模拟生物固氮） ③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系 　例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它们在不同条件下的变化，就有利于常温常压下寻找固氮的途径。　 3.物理化学的现况和发展 目前化学研究的前沿阵地： 5.如何学好物理化学 第一环节：认真听课 ⑴预习。 ⑵认真听课：注意以下三点 ①基本概念； ②公式推导过程和公式的限制条件； ③基本概念和公式如何在例题中应用。 ⑶作好笔记。 第二环节：课后复习和做习题 ⑴复习：整理和补充笔记，注意及时总结 ⑵做习题： 规律：一看、二仿、三做。 二、有关数学知识的复习 ⒈函数：Z = f (x,y) 如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中： p=f1(T,V), 压力是温度和体积的函数； V=f2(T,p), 体积是温度和压力的函数； ⒉偏微分： 设Z = f (x,y) , x,y为独立变量, Z是x,y的连续函数,若自变量x改变了dx， y改变了dy，则Z相应改变了dZ: 例如在平面直角坐标系中，面积(Z)是长(x)和宽(y)的函数, Z = x·y。当x和y有微小变化时，面积变化为： 将上述两个偏微商代入dZ式, 并略去二级无限小量dx·dy, 得Z的全微分形式： 偏微商的物理意义：如p=f(T,V) 3. 全微分 设系统从a?c, 即从T1 ,p1,V1 ?T2 ,p2,V2 。 设V1 与V2相差极小，可用dV表示 ⒌ 循环关系式 一.绪论 二.数学复习 三.气体 * 三 气体 二 数学复习 一 绪论 化学反应伴随着 总结规律 影响 影响 物理化学 热 光 电 目前物理化学研究的基本特点： ①宏观?微观：测定空间结构；量子化学 ② 体相?表相：表面化学；催化 ③ 静态?动态：分子反应动力学 ④ 定性?定量：计算机 ⑤ 单一学科?交叉、边缘学科：生物化学、药物化学、地球化学、海洋化学、天体化学、材料化学、计算化学、表面化学、金属有机化学等 ⑥ 平衡态?非平衡态。 催化基础的研究； 原子簇化学的研究； 分子动态学的研究； 生物大分子和药物大分子的研究。 ① 扩大知识面，打好专业基础： 掌握热力学处理问题的方法；掌握动力学基本知识；了解动力学的新进展。 ② 培养独立思考、独立工作能力，训练逻辑推理的思维方法。 ③通过实验，掌握一些基本技能，提高理论联系实际的能力。 意义： 物理化学所研究的这些普遍规律适用于一切化学领域，具有很强的指导意义，有利于克服实际工作中的盲目性。 4.目的和意义 dZ = f (x+dx ,y+dy) –f (x,y) dZ = f (x+dx ,y+dy) –f (x,y) = (x+dx ) ·(y+dy) –x·y x·y x y (?Z)y=ydx dx (?Z)x=xdy dy = xdy+ydx+dx ·dy dx ·dy = (?Z)x + (?Z)y +dx ·dy 偏微商: 全微分的物理意义：Z=f(x,y) Z是一个状态函数，dZ只与始、终态有关，而与变化途径无关。 p T p V 分别表示等容条件下p随T的变化率或等温条件下p随V的变化率 注意:偏微商的意义是变化率而不是变化值，其几何意义是变化曲线的斜率。 V T p V,T,p之间的关系在坐标系中构成一个曲面, 当T,p改变时, 气体的V 在曲面上移动。 a c dT dp 例如V=f(T,p,n) ， 当n为定值时，V=f(T,p) ， V 随T,p改变而改变。 若固定p, 当T改变时, 气体的V 在曲线上移动 若固定T, 当p改变时, 气体的V 在曲线上移动 V T p dT dp 这个过程可经两步来完成，a?b?c a?b：维持压力p1不变， T1?T2 , 则体积V1?V’ b