[理学]物理化学第五版课件.ppt

a. 化学变化常伴随着物理变化。（体积、压力、热效应、电效应和光效应等 ） b. 多次膨胀过程 膨胀 膨胀 .多次压缩过程 压缩 压缩 2. 准静态过程 a. 在整个膨胀过程中，外压始终比体系压力小一个无限小的差值dp的膨胀过程称为准静态膨胀过程。 膨胀 * 1. 物理变化与化学变化具有密切联系 绪 论 §0.1 物理化学的目的和内容 b. 物理因素的变化可以导致化学反应的发生或化学反应速率的变化 物理化学 (Physical Chemistry)：是运用物理学的实验方法，从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门学科。 2. 物理化学的定义 3. 物理化学的研究内容 一、化学变化的方向和限度问题 一个化学反应在指定的条件下能否朝着预定的方向进行？如果该反应能够进行，则它将达到什么限度？外界条件如温度、压力、浓度等对反应有什么影响？ 例如，石墨和金刚石都是由C元素构成的。能否将廉价的石墨转变为金刚石呢？ 石墨C → 金刚石C ？ 研究这一类问题是属于化学热力学的范畴，它主要解决变化的方向性问题，以及与平衡有关的一些问题。 在常温下，只有在15000 atm以上，石墨转变为金刚石的反应才是自发的。 在通常的温度、压力下石墨是不能自动转变为金刚石的。 二、 化学反应的速率和机理的问题 一个化学反应的速率究竟有多大？反应是经过什么样的机理（或历程）进行的？外界条件（如温度、压力、浓度、催化剂等）对反应速率有什么影响？怎样才能有效地控制化学反应，抑制副反应的发生，使之按我们所需要的方向和适当的速率进行等等。 研究这一类的问题构成物理化学中的另一部分叫做化学动力学。它主要解决反应的速率和历程的问题。它的任务就是把热力学上可能发生的反应变为现实。 三、 物质结构和性能之间的关系 物质性能（物理性能和化学性能）归根结底是物质内部结构 — 即物质内部运动所决定的。 深入了解物质内部的结构，不仅可以理解化学变化的内因，而且可以预见到在适当外因的作用下，物质的结构将发生什么样的变化。 关于结构与性能的研究则构成物理化学中的另一部分叫物质结构。它主要是从微观的角度研究有关反应的本质问题。 例如，研究与氮分子有关的配合物的结构，以及这些结构在不同条件下的变化，就有利于我们在常温常压下寻找固氮的途径。 研究高分子的性能和结构的关系，就为合成各种特殊需要的高分子材料提供资料。 §0-2 物理化学的研究方法 1、热力学方法 以大量粒子构成的宏观体系作为研究对象；不涉及物质体系内部粒子的微观结构，只涉及物质体系变化前后状态的宏观性质-宏观方法 2. 统计力学方法 以大量微观粒子(原子、分子、离子等)组成的宏观系统作为研究对象；把大量粒子所构成的体系的微观运动和宏观表现联系起来，用统计学原理，利用粒子的微观量求大量粒子行为的统计平均值进而推求体系的宏观性质-从微观到宏观的方法 3. 量子力学方法 以个别的电子和原子核组成的微观体系作为研究对象；考察个别微观粒子的运动状态，即微观粒子在空间某体积微元中出现的概率和所允许的运动能级。 §0.3 物理化学的学习方法 1. 准确理解和掌握每一个基本概念、名词术语的含义； 2. 准确掌握和运用物理化学中有关定律和公式； 3. 重视实践性的学习环节：课前要预习；听课要记好笔记；按时完成作业。 微观粒子运动的三个主要特征是能量量子化、波粒二象性和不确定关系。 将量子力学方法应用于化学领域，得到了物质的宏观性质与其微观结构关系的清析图象。 将A和B用绝热壁隔开，而让A和B 通过导热壁同时与C接触，确保A与C、B与C分别达成热平衡。 绝热 导热 第二章 热力学第一定律 §2.2 热平衡和热力学第零定律——温度的概念 然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B 与C之间用绝热壁隔开，实验观察不到A和B发生任何变化，表明A和B已处于热平衡状态。 热力学第零定律——如果A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡。 当两个系统接触时，描写系统性质的状态函数将自动调整变化，直到两个系统都达到平衡，这两个已达平衡的系统必定有一个共同的物理性质，表述这个共同的物理性质就是——温度。 §2.3 热力学的一些基本概念 系统：在进行观察或实验时把所研究的对象称为系统(system)。 环境：把与系统密切相关的周围部分称为环境(surroundings)。 根据系统与环境间是否有物质或能量的交换分类： 1、系统与环境 敞开系统 ： 封闭系统 ： 孤立系统 ： 根据系统中含有物质种类的多少分类： 单组分系统： 多组分系统： 只含有一种化学物质的系统； 含有一种以上化学物质的系统。 系统与环境之间既有能量交换，也有物质交换； 系统与环境之