物理化学

目录
前言
第1章 气体 1
1.1 理想气体 1
1.1.1 气体状态 1
1.1.2 气体定律 2
1.2 实际气体 6
1.2.1 实际气体的行为 6
1.2.2 实际气体的等温线及临界点 8
1.2.3 范德华方程 9
1.2.4 对应状态原理与压缩因子图 11
习题 12
第2章 热力学**定律 14
2.1 基本概念及术语 14
2.1.1 体系与环境 14
2.1.2 热力学变量 15
2.1.3 热与功 15
2.1.4 热力学平衡态 17
2.1.5 可逆过程 17
2.2 热力学第零定律 18
2.2.1 热力学第零定律 18
2.2.2 温度的概念 18
2.2.3 理想气体温标 20
2.3 热力学**定律 21
2.4 焓和热容 23
2.5 热力学**定律对理想气体的应用 25
2.5.1 理想气体的热力学能 25
2.5.2 理想气体的热容差 25
2.5.3 绝热可逆途径方程式和绝热功 27
2.5.4 卡诺循环 29
2.5.5 焦耳汤姆孙效应与气体的液化 31
2.6 热化学 33
2.6.1 反应热效应的测定 34
2.6.2 等压热效应与等容热效应 34
2.6.3 反应进度 35
2.6.4 热化学方程式 36
2.6.5 赫斯定律 36
2.6.6 生成焓 37
2.6.7 燃烧焓 39
2.6.8 溶解热与稀释热 40
2.6.9 反应热与温度的关系——基尔霍夫公式 40
2.6.10 火焰温度的计算 43
2.6.11 反应器的热量衡算 44
习题 47
第3章 热力学第二定律 51
3.1 自发过程的方向性——热力学第二定律的实践基础 51
3.1.1 摩擦过程 51
3.1.2 热传导过程 52
3.1.3 自由膨胀过程 52
3.1.4 化学过程 52
3.1.5 自发过程的共同特征 52
3.2 热力学第二定律 53
3.2.1 热力学第二定律的文字表述 53
3.2.2 热力学第二定律的统计意义 54
3.3 熵函数的引出及熵判据 55
3.3.1 熵——描述体系状态的一个热力学函数 55
3.3.2 卡诺定理 55
3.3.3 熵的定义 56
3.3.4 克劳修斯不等式 58
3.3.5 熵增加原理 59
3.3.6 熵和无用能 60
3.4 熵变的计算 61
3.4.1 等温可逆过程 61
3.4.2 非等温可逆过程 61
3.4.3 理想气体变化过程 62
3.4.4 不可逆过程 62
3.4.5 化学过程的熵变 63
3.4.6 T-S图及其应用 63
3.5 亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能和平衡判据 64
3.5.1 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 64
3.5.2 平衡判据 66
3.6 热力学函数间的数学关系式 67
3.6.1 几个热力学函数问的关系及其物理意义 67
3.6.2 封闭体系的热力学基本公式 68
3.6.3 热力学状态函数的偏导数、特性函数 69
3.6.4 麦克斯韦关系式 70
3.6.5 吉布斯亥姆霍兹方程 73
3.6.6 △A和△G的计算 74
3.7 非平衡态热力学与耗散结构简介 78
3.7.1 开放体系的熵变 78
3.7.2 有序结构和自组织现象 80
3.7.3 线性非平衡态热力学 82
3.7.4 耗散结构——远离平衡态体系的分支现象 85
习题 87
第4章 多组分体系热力学 90
4.1 引言 90
4.1.1 多组分体系的一些概念 90
4.1.2 溶液组成的表示法 90
4.2 偏摩尔量 91
4.2.1 偏摩尔量的定义 91
4.2.2 偏摩尔量的性质 92
4.2.3 偏摩尔量的测定 94
4.3 化学势 95
4.3.1 化学势的定义 95
4.3.2 相平衡条件 97
4.4 气体热力学 98
4.4.1 理想气体的化学势 98
4.4.2 理想气体混合物 99
4.4.3 非理想气体的化学势 101
4.4.4 菲理想气体混合物 103
4.5 拉乌尔定律和亨利定律 104
4.5.1 拉乌尔定律 104
4.5.2 亨利定律 104
4.6 理想溶液 105
4.6.1 理想溶液的定义 105
4.6.2 理想溶液的通性 106
4.7 稀溶液 108
4.7.1 稀溶液中各组分的化学势 108
4.7.2 稀溶液的依数性 109
4.8 非理想溶液 114
4.8.1 活度的定义 114
4.8.2 活度系数的测定 115
4.8.3 渗透系数 117
4.8.4 超额函数 117
4.9 分配定律 120
习题 121
第5章 化学平衡 124
5.1 化学反应的方向与限度 124
5.1.1 反应体系的吉布斯自由能 124
5.1.2 化学反应的平衡条件 126
5.1.3 化学反应等温式 127
5.2 反应的标准吉布斯自由能变化 129
5.2.1 化学反应的△rGm和△rGm 129
5.2.2 物质的标准摩尔生成吉布斯自由能 130
5.3 热力学第三定律 131
5.3.1 能斯特热定理 132
5.3.2 普朗克假设 132
5.3.3 热力学第三定律 133
5.3.4 标准摩尔熵 133
5.3.5 化学反应熵变的计算 135
5.4 平衡常数的各种表示方法 137
5.4.1 气相反应的平衡常数 137
5.4.2 液相反应的平衡常数 139
5.4.3 复相反应的平衡常数 142
5.4.4 标准平衡常数与计量方程的关系 143
5.5 平衡常数的求算及其应用 144
5.5.1 乎衡常数的实验测定 144
5.5.2 平衡常数的计算 144
5.5.3 平衡常数的应用 148
5.5.4 同时平衡 152
5.6 温度对平衡常数的影响 154
5.6.1 温度对标准平衡常数的影响 154
5.6.2 温度对气相反应Kf、Kp、Kc的影响 155
习题 156
第6章 相平衡 161
6.1 多相体系的平衡条件 161
6.1.1 组成可变的多相体系 161
6.1.2 平衡判据 162
6.1.3 热平衡条件 163
6.1.4 力平衡条件 163
6.1.5 相平衡条件 163
6.2 相律 164
6.2.1 相 164
6.2.2 组分数 164
6.2.3 自由度 165
6.2.4 相律的推导 166
6.3 单组分体系 167
6.3.1 两相间的平衡和相图 167
6.3.2 克拉贝龙方程 168
6.3.3 压力对蒸气压的影响 171
6.3.4 单组分体系的三相平衡和水及硫的相图 172
6.3.5 超临界流体的应用 174
6.4 二组分体系 175
6.4.1 完全互溶的双液体系 176
6.4.2 部分互溶的双液体系 184
6.4.3 完全不互溶的双液体系 187
6.4.4 固相完全不互溶的二组分固液体系 189
6.4.5 形成固溶体的二组分固液体系 194
6.4.6 区域熔炼 197
6.4.7 二组分固液体系相图的一些规律 198
6.5 三组分体系 200
6.5.1 三组分体系的组成表示法 200
6.5.2 部分互溶的三液体系 201
6.5.3 二盐水体系 204
6.5.4 具有低共熔混舍物的三组分体系 207
6.6 二级相变 208
习题 211
第7章 统计热力学基础 217
7.1 概论 217
7.1.1 统计热力学的研究方法和任务 217
7.1.2 统计体系的分类 218
7.1.3 数学知识 218
7.2 分子的运动形式及能级公式 220
7.2.1 分子的运动形式 220
7.2.2 平动能级 220
7.2.3 转动能级 221
7.2.4 振动能级 221
7.2.5 电子运动能级和核运动能级 222
7.2.6 分子能级 222
7.3 粒子的能量分布和独立粒子体系的微观状态数 223
7.3.1 宏观状态和微观状态 223
7.3.2 能量分布 223
7.3.3 定位体系的微观状态数 225
7.3.4 非定位体系的微观状态数 225
7.4 *概然分布 226
7.4.1 统计热力学的基本假定 226
7.4.2 玻耳兹曼定理 227
7.4.3 *概然分布 228
7.5 玻耳兹曼分布定律 231
7.5.1 玻耳兹曼分布定律 231
7.5.2 配分函数 233
7.6 配分函数与热力学函数的关系 236
7.6.1 非定位体系的热力学函数 236
7.6.2 定位体系的热力学函数 238
7.6.3 各种运动形式对热力学函数的贡献 238
7.7 热力学三大定律的本质 239
7.7.1 热力学**定律的本质 239
7.7.2 热力学第二定律的本质 240
7.7.3 热力学第三定律的本质 241
7.8 配分函数的计算 242
7.8.1 平动配分函数 242
7.8.2 转动配分函数 243
7.8.3 振动配分函数 245
7.8.4 电子配分函数 247
7.8.5 核配分函数 247
7.8.6 粒子的全配分函数 248
7.9 统计熵的计算 248
7.9.1 平动熵 249
7.9.2 转动熵 250
7.9.3 振动熵 250
7.9.4 电子熵 250
7.10 统计热力学原理应用示例 251
7.10.1 理想气体状态方程的导出 251
7.10.2 气体热容的计算 252
7.10.3 原子晶体的热容 255
7.10.4 理想气体反应平衡常数的计算 256
习题 263
第8章 宏观反应动力学 266
8.1 化学动力学的任务 266
8.2 化学反应速率及其测定方法 268
8.2.1 化学反应速率的表示方法 268
8.2.2 测定化学反应速率的方法 270
8.3 化学反应的速率方程 270
8.3.1 质量作用定律 271
8.3.2 反应级数和反应分子数 271
8.3.3 速率常数 272
8.4 具有简单级数反应的速率方程 272
8.4.1 一级反应 272
8.4.2 二级反应 273
8.4.3 三级反应 275
8.4.4 零级反应 277
8.4.5 反应速率方程的确定 277
8.5 温度对反应速率的影响 281
8.5.1 经验规则 281
8.5.2 活化能的物理意义 283
8