物理化学(刘建兰)(第二版)

绪　论1
0.1 化学发展史概述 1
0.2 物理化学的建立与发展 3
0.3 研究物理化学的目的和研究内容 4
0.4 物理化学中物理量的运算规则 5
0.5 物理化学课程的学习方法 7

第1 章　气体的性质与液化9
1.1 理想气体状态方程 9
1.1.1 低压下气体pVT 变化过程的经验定律 10
1.1.2 理想气体状态方程的导出 11
1.1.3 理想气体模型与概念 12
1.1.4 摩尔气体常数 14
1.2 理想气体混合物性质 14
1.2.1 混合物组成 15
1.2.2 理想气体状态方程在理想气体混合物中的应用 16
1.2.3 道尔顿分压定律 16
1.2.4 阿马加定律 17
1.3 实际气体状态方程 18
1.3.1 实际气体的pVm-p 图与波义尔温度 18
1.3.2 范德华方程 20
1.3.3 维里方程 23
1.3.4 其他重要的状态方程 24
1.3.5 普遍化的实际气体状态方程 24
1.4 实际气体的等温曲线与液化 25
1.4.1 液体的饱和蒸气压 25
1.4.2 实际气体的等温曲线与液化 27
1.4.3 临界参数与临界压缩因子Zc 28
1.5 对应状态原理与压缩因子图 30
1.5.1 对比参数 30
1.5.2 对应状态原理 30
1.5.3 普遍化的范德华方程 30
1.5.4 压缩因子图 31
1.5.5 利用压缩因子图计算实际气体的p、Vm、T 32
学习基本要求 34
习题 34

第2 章　热力学**定律37
2.1 温度与热力学第零定律 38
2.2 基本概念与常用术语 39
2.2.1 系统与环境 39
2.2.2 性质、状态与状态函数 40
2.2.3 过程与途径 41
2.2.4 热和功 42
2.3 体积功的计算与可逆过程 44
2.3.1 体积功的计算 44
2.3.2 可逆过程概念及其特征 46
2.4 热力学**定律 47
2.4.1 热力学**定律文字叙述 47
2.4.2 封闭系统热力学**定律的数学表达式 47
2.4.3 焦耳实验 48
2.5 恒容热、恒压热及焓 50
2.5.1 恒容热(QV ) 与热力学能 50
2.5.2 恒压热(Qp ) 与焓 50
2.6 热容 51
2.6.1 热容与比热容 51
2.6.2 热容与温度的关系及平均热容 52
2.6.3 摩尔定压热容(Cp,m ) 和摩尔定容热容(CV,m ) 52
2.6.4 Cp,m 与CV,m 的关系 53
2.7 热力学**定律在纯pVT变化过程的应用 54
2.7.1 恒温过程 54
2.7.2 恒容过程 55
2.7.3 恒压过程 56
2.7.4 绝热过程 57
2.8 热力学**定律对实际气体的应用———节流膨胀 60
2.8.1 焦耳-汤姆逊实验 61
2.8.2 节流膨胀热力学 61
2.8.3 节流膨胀系数μJ-T 62
2.8.4 实际气体的ΔU 与ΔH 64
2.9 热力学**定律在相变过程的应用 65
2.9.1 摩尔相变焓 65
2.9.2 相变过程热力学函数的计算 66
2.9.3 摩尔相变焓与温度的关系 67
2.10 化学反应焓变 69
2.10.1 化学计量数与反应进度 69
2.10.2 摩尔反应焓变与标准摩尔反应焓变 70
2.10.3 恒压摩尔热效应Qp,m 与恒容摩尔热效应QV,m 71
2.10.4 热化学方程式 73
2.10.5 盖斯定律 73
2.10.6 标准摩尔反应焓变的计算 74
2.11 反应焓变与温度的关系 79
2.11.1 基尔霍夫公式 79
2.11.2 非恒温反应 82
*2.12 溶解焓与稀释焓 83
2.12.1 摩尔溶解焓 84
2.12.2 摩尔稀释焓 84
学习基本要求 86
习题 87

第3 章　热力学第二定律90
3.1 热力学第二定律 91
3.1.1 自发过程 91
3.1.2 热和功的转换 92
3.1.3 热力学第二定律的表述 92
3.2 卡诺循环与卡诺定理 93
3.2.1 卡诺循环 93
3.2.2 卡诺定理 96
3.3 熵与克劳修斯不等式 97
3.3.1 熵的导出与定义 97
3.3.2 克劳修斯不等式 99
3.3.3 熵增原理 100
3.3.4 熵的物理意义 101
3.4 熵变的计算 102
3.4.1 单纯pVT 变化过程的熵变 102
3.4.2 相变过程的熵变 110
3.5 化学反应的标准摩尔反应熵变 113
3.5.1 热力学第三定律 113
3.5.2 规定熵与物质的标准摩尔熵 114
3.5.3 化学反应的标准摩尔反应熵变 116
3.6 亥姆霍兹函数与吉布斯函数 117
3.6.1 亥姆霍兹函数 117
3.6.2 吉布斯函数 119
3.7 ΔA 与ΔG 的计算 120
3.7.1 单纯pVT 变化过程的ΔA 与ΔG 120
3.7.2 相变过程的ΔA 与ΔG 121
3.7.3 化学反应的ΔA 与ΔG 123
3.8 热力学基本方程式与麦克斯韦关系式 123
3.8.1 热力学基本方程式 124
3.8.2 对应系数关系式 125
3.8.3 麦克斯韦关系式 127
3.9 热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用 130
3.9.1 克拉佩龙方程 130
3.9.2 克劳修斯-克拉佩龙方程 132
3.9.3 外压与液体饱和蒸气压的关系 132
学习基本要求 135
习题 135

第4 章　多组分系统热力学139
4.1 多组分系统组成的表示法 139
4.2 偏摩尔量 140
4.2.1 偏摩尔量的定义 141
4.2.2 偏摩尔量的加和公式 142
4.2.3 Gibbs-Duhem 公式 142
4.2.4 偏摩尔量的测定方法 143
4.2.5 偏摩尔量之间的关系 145
4.3 化学势 145
4.3.1 化学势的定义 146
4.3.2 多组分多相系统热力学 147
4.3.3 化学势判据 147
4.3.4 化学势在相平衡中的应用 148
4.3.5 化学势与温度、压力的关系 148
4.4 气体的化学势 149
4.4.1 纯理想气体的化学势 149
4.4.2 理想气体混合物中任一组分的化学势 149
4.4.3 纯实际气体的化学势 150
4.4.4 混合实际气体中任一组分的化学势 151
4.4.5 逸度及逸度因子 152
4.5 稀溶液的两个经验定律 152
4.5.1 Raoult定律 152
4.5.2 Henry 定律 153
4.5.3 Raoult 定律与Henry 定律的比较 155
4.6 理想液态混合物 155
4.6.1 理想液态混合物的概念 155
4.6.2 理想液态混合物中任一组分的化学势 156
4.6.3 理想液态混合物的混合性质 157
4.7 理想稀溶液 158
4.7.1 溶剂A的化学势 158
4.7.2 溶质B的化学势 159
4.7.3 溶质化学势的应用——分配定律 160
4.8 实际液态混合物和实际溶液——活度的概念 162
4.8.1 实际液态混合物 162
4.8.2 实际溶液 163
4.9 稀溶液的依数性 164
4.9.1 溶液中溶剂蒸气压下降 164
4.9.2 溶液的凝固点下降 164
4.9.3 溶液的沸点升高 167
4.9.4 渗透压 169
4.9.5 依数性小结 171
学习基本要求 171
习题 172

第5 章　化学平衡175
5.1 化学反应方向和限度 175
5.1.1 化学反应方向和限度 175
5.1.2 化学反应的等温方程 177
5.2 化学反应的平衡常数 179
5.2.1 理想气体化学反应的平衡常数 179
5.2.2 关联化学反应标准平衡常数之间的关系 182
5.2.3 实际气体化学反应的标准平衡常数 183
5.2.4 液态混合物化学反应的标准平衡常数 183
5.2.5 溶液中化学反应的标准平衡常数 184
5.3 化学反应平衡系统的计算 184
5.3.1 标准平衡常数K 的理论计算(由ΔrGm 计算) 184
5.3.2 标准平衡常数的实验测定 185
5.3.3 化学平衡组成的计算 186
5.4 影响化学平衡移动的因素 188
5.4.1 温度对化学平衡移动的影响 188
5.4.2 压力对化学平衡移动的影响 190
5.4.3 惰性气体组分对化学平衡移动的影响 190
5.4.4 改变反应物配比对化学平衡移动的影响 191
5.5 同时反应平衡系统和偶合反应 192
5.5.1 同时反应平衡系统 192
5.5.2 偶合反应 193
学习基本要求 194
习题 194

第6 章　统计热力学初步198
6.1 分子的运动形式及其能级公式 199
6.1.1 分子的运动形式与能级 199
6.1.2 各种运动形式的能级公式 199
6.2 能级分布的微态数与系统的总微态数 202
6.2.1 能级分布和状态分布 202
6.2.2 能级分布的微态数 203
6.2.3 系统的总微态数 205
6.3 *概然分布与平衡分布 205
6.3.1 概率与等概率原理 205
6.3.2 *概然分布与平衡分布 205
6.4 玻尔兹曼分布定律与配分函数定义 206
6.4.1 玻尔兹曼分布定律 206
6.4.2 配分函数定义 207
6.5 粒子配分函数的计算 208
6.5.1 配分函数的析因子性质 208
6.5.2 能量零点基准点的选择对配分函数的影响 209
6.5.3 各种运动形式的配分函数的计算 210
6.6 用统计热力学方法计算热力学函数 212
6.6.1 热力学能的计算 213
6.6.2 焓的计算 216
6.6.3 等容摩尔热容的计算 217
6.6.4 统计熵的计算 219
6.6.5 其他热力学函数的计算 223
6.6.6 统计热力学方法计算热力学函数小结 225
6.7 统计热力学方法计算反应标准平衡常数 225
6.7.1 物质的标准摩尔吉布斯自由能函数 225
6.7.2 物质的标准摩尔焓函数 226
6.7.3 统计热力学方法计算反应标准平衡常数 227
学习基本要求 228
习题 229

与法拉第定律 270