物理化学笔记

作者: 白杨编著

出版社: 北京理工大学出版社

出版时间: 2021-09

版次: 1

ISBN: 9787576303292

定价: 46.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 144页

字数: 186千字

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

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本书包含绪论及六章内容。绪论介绍了物理化学的学科特点、物理量及有效数字。章气体主要介绍了低压气体定律、理想气体状态方程、范德华方程和气体液化。除了章外，其余五章都是关于热力学三大定律以及从中得到的各种热力学方程和关系式，包括热力学的基本概念、热力学三大定律的应用及相应判据、各种热力学函数变的计算、热力学函数的基本关系式。本书适用于高等院校化学化工及相关专业本科生学习了解相关内容的物理化学课程，也适用于相关内容的考研复习。白杨，北京理工大学应用化学博士，留校以来长期从事物理化学及相关课程教学，包括“物理化学”、“物理化学实验”、“非平衡态热力学”、“群论在化学中的应用”、“结构化学”、“材料化学”、“基础量子化学”等多门本科生或研究生课程，以及“化学简史”和“近代化学的发展”等通识课程。因为在求学过程中曾经遇到过很多的优秀老师，大到人生观价值观，小到教学风格，都受到了他们强烈的影响，所以非常愿意以自己的努力把这种影响传递下去，让更多的人了解化学、喜欢化学、热爱化学，并从化学中汲取到力量。绪论

第1 章　气体

　 § 1. 1　理想气体状态方程

　　 1. 1. 1　标准压力

　　 1. 1. 2　低压气体状态方程

　　练习1

　　 1. 1. 3　理想气体模型 ……………………………………………………………… 013

　　 1. 1. 4　理想气体混合物 …………………………………………………………… 014

　　 1. 1. 5　道尔顿分压定律 …………………………………………………………… 016

　　练习2 ……………………………………………………………………………… 017

　　 1. 1. 6　阿马伽分体积定律 ………………………………………………………… 017

　 § 1. 2　范德华方程 …………………………………………………………………… 018

　　 1. 2. 1　描述真实气体 pVT 关系的方法 …………………………………………… 018

　　 1. 2. 2　范德华方程 ………………………………………………………………… 019

　　练习3 ……………………………………………………………………………… 021

　 § 1. 3　气体液化 ……………………………………………………………………… 021

　　 1. 3. 1　液体的饱和蒸气压 ………………………………………………………… 021

　　练习4 ……………………………………………………………………………… 022

　　 1. 3. 2　临界参数 …………………………………………………………………… 022

　　第1 章　习题 ……………………………………………………………………… 023

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 024

第2 章　热力学定律 …………………………………………………………… 025

　 § 2. 1　热力学第零定律 ……………………………………………………………… 025

　　 2. 1. 1　热力学的研究内容 ………………………………………………………… 025

　　练习5 ……………………………………………………………………………… 025

　　 2. 1. 2　热力学第零定律 …………………………………………………………… 025

　 § 2. 2　热力学中的基本概念 ………………………………………………………… 026

　　 2. 2. 1　系统和环境 ………………………………………………………………… 026

　　 2. 2. 2　状态和状态函数 …………………………………………………………… 027

　　 2. 2. 3　状态函数的偏微商性质 …………………………………………………… 028

　　练习6 ……………………………………………………………………………… 029

　　 2. 2. 4　广度性质和强度性质 ……………………………………………………… 030

　　 2. 2. 5　热力学平衡态 ……………………………………………………………… 030

　　 2. 2. 6　过程和途径 ………………………………………………………………… 030

　　练习7 ……………………………………………………………………………… 031

　 § 2. 3　功、热和热力学能 …………………………………………………………… 031

　　 2. 3. 1　功 …………………………………………………………………………… 031

　　练习8 ……………………………………………………………………………… 034

　　 2. 3. 2　热 …………………………………………………………………………… 034

　　 2. 3. 3　热力学能 …………………………………………………………………… 034

　 § 2. 4　热力学定律 ……………………………………………………………… 035

　　 2. 4. 1　热力学定律的数学表达式 …………………………………………… 035

　　 2. 4. 2　热力学定律的文字表述 ……………………………………………… 036

　　练习9 ……………………………………………………………………………… 037

　 § 2. 5　焓和反应进度 ………………………………………………………………… 038

　　 2. 5. 1　焓 …………………………………………………………………………… 038

　　练习10 ……………………………………………………………………………… 040

　　 2. 5. 2　反应进度 …………………………………………………………………… 040

　　第2 章　习题 ……………………………………………………………………… 043

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 045

第3 章　热力学定律的应用 ………………………………………………… 046

　 § 3. 1　化学反应的热效应 …………………………………………………………… 046

　　 3. 1. 1　相变热 ……………………………………………………………………… 046

　　 3. 1. 2　溶解热 ……………………………………………………………………… 047

　　 3. 1. 3　稀释热 ……………………………………………………………………… 047

　　 3. 1. 4　标准摩尔焓变 ……………………………………………………………… 048

　　 3. 1. 5　标准摩尔生成焓 …………………………………………………………… 048

　　 3. 1. 6　离子标准摩尔生成焓 ……………………………………………………… 049

　　练习11 ……………………………………………………………………………… 050

　　 3. 1. 7　标准摩尔燃烧焓 …………………………………………………………… 050

　 § 3. 2　热化学方程式和盖斯定律 …………………………………………………… 050

　　 3. 2. 1　热化学方程式 ……………………………………………………………… 050

　　 3. 2. 2　盖斯定律 …………………………………………………………………… 051

　　练习12 ……………………………………………………………………………… 052

　 § 3. 3　定容热容和定压热容 ………………………………………………………… 052

　　 3. 3. 1　热容 ………………………………………………………………………… 052

　　 3. 3. 2　定容热容和定压热容 ……………………………………………………… 053

　　 3. 3. 3　理想气体定压热容和定容热容的关系 …………………………………… 054

　　练习13 ……………………………………………………………………………… 055

　 § 3. 4　理想气体的绝热可逆过程、多方过程和相变过程 ………………………… 055

　　 3. 4. 1　理想气体绝热可逆过程 …………………………………………………… 055

　　练习14 ……………………………………………………………………………… 057

　　练习15 ……………………………………………………………………………… 057

　　 3. 4. 2　多方过程 …………………………………………………………………… 058

　　 3. 4. 3　相变过程 …………………………………………………………………… 059

　　练习16 ……………………………………………………………………………… 060

　 § 3. 5　理想气体的热力学能和焓与温度的关系 …………………………………… 060

　　 3. 5. 1　焦耳实验 …………………………………………………………………… 060

　　 3. 5. 2　焦耳 -汤姆逊实验 ………………………………………………………… 061

　 § 3. 6　基尔霍夫定律 ………………………………………………………………… 064

　　第3 章　习题 ……………………………………………………………………… 065

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 066

第4 章　热力学第二定律 …………………………………………………………… 067

　 § 4. 1　熵 ……………………………………………………………………………… 067

　　 4. 1. 1　自发变化的方向 …………………………………………………………… 067

　　 4. 1. 2　自发变化的特征 …………………………………………………………… 067

　　练习17 ……………………………………………………………………………… 068

　　 4. 1. 3　熵的统计观点 ……………………………………………………………… 068

　 § 4. 2　热力学第二定律 ……………………………………………………………… 070

　　 4. 2. 1　热机和制冷机 ……………………………………………………………… 070

　　 4. 2. 2　热力学第二定律的两种表述 ……………………………………………… 071

　　 4. 2. 3　卡诺循环和卡诺定理 ……………………………………………………… 073

　　 4. 2. 4　理想气体的卡诺循环 ……………………………………………………… 074

　　练习18 ……………………………………………………………………………… 076

　　 4. 2. 5　热力学温标 ………………………………………………………………… 077

　 § 4. 3　过程可自发进行的判据 ……………………………………………………… 078

　　 4. 3. 1　卡诺循环的热温商 ………………………………………………………… 078

　　 4. 3. 2　克劳修斯不等式 …………………………………………………………… 079

　　 4. 3. 3　熵判据 ……………………………………………………………………… 081

　　练习19 ……………………………………………………………………………… 082

　　 4. 3. 4　系统熵变的计算 …………………………………………………………… 082

　　 4. 3. 5　环境熵变的计算 …………………………………………………………… 083

　　练习20 ……………………………………………………………………………… 086

　　第4 章　习题 ……………………………………………………………………… 087

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 088

第5 章　热力学第二定律的应用 ………………………………………………… 089

　 § 5. 1　亥姆霍茨函数判据和吉布斯函数判据 ……………………………………… 089

　　 5. 1. 1　亥姆霍茨函数和亥姆霍茨函数判据 ……………………………………… 089

　　 5. 1. 2　吉布斯函数和吉布斯函数判据 …………………………………………… 092

　　练习21 ……………………………………………………………………………… 094

　 § 5. 2　热力学函数基本关系式 ……………………………………………………… 095

　　 5. 2. 1　热力学基本方程 …………………………………………………………… 095

　　练习22 ……………………………………………………………………………… 097

　　 5. 2. 2　麦克斯韦关系式 …………………………………………………………… 097

　　练习23 ……………………………………………………………………………… 098

　　 5. 2. 3　热力学状态方程 …………………………………………………………… 098

　　 5. 2. 4　吉布斯 -亥姆霍茨方程 …………………………………………………… 098

　　 5. 2. 5　吉布斯函数与压力的关系 ………………………………………………… 100

　　练习24 ……………………………………………………………………………… 101

　 § 5. 3　热力学函数变的计算 ………………………………………………………… 101

　　 5. 3. 1　利用麦克斯韦关系式计算热力学能变和焓变 …………………………… 101

　　 5. 3. 2　熵变的计算 ………………………………………………………………… 102

　　练习25 ……………………………………………………………………………… 104

　　练习26 ……………………………………………………………………………… 105

　　 5. 3. 3　吉布斯函数变的计算 ……………………………………………………… 108

　　 5. 3. 4　亥姆霍茨函数变的计算 …………………………………………………… 110

　　第5 章　习题 ……………………………………………………………………… 111

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 113

第6 章　热力学第三定律 …………………………………………………………… 114

　 § 6. 1　能斯特热定理 ………………………………………………………………… 114

　 § 6. 2　规定摩尔熵和标准摩尔熵 …………………………………………………… 116

　 § 6. 3　化学反应熵变计算 …………………………………………………………… 116

　　第6 章　习题 ……………………………………………………………………… 118

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 119
内容简介:
本书包含绪论及六章内容。绪论介绍了物理化学的学科特点、物理量及有效数字。章气体主要介绍了低压气体定律、理想气体状态方程、范德华方程和气体液化。除了章外，其余五章都是关于热力学三大定律以及从中得到的各种热力学方程和关系式，包括热力学的基本概念、热力学三大定律的应用及相应判据、各种热力学函数变的计算、热力学函数的基本关系式。本书适用于高等院校化学化工及相关专业本科生学习了解相关内容的物理化学课程，也适用于相关内容的考研复习。
作者简介:
白杨，北京理工大学应用化学博士，留校以来长期从事物理化学及相关课程教学，包括“物理化学”、“物理化学实验”、“非平衡态热力学”、“群论在化学中的应用”、“结构化学”、“材料化学”、“基础量子化学”等多门本科生或研究生课程，以及“化学简史”和“近代化学的发展”等通识课程。因为在求学过程中曾经遇到过很多的优秀老师，大到人生观价值观，小到教学风格，都受到了他们强烈的影响，所以非常愿意以自己的努力把这种影响传递下去，让更多的人了解化学、喜欢化学、热爱化学，并从化学中汲取到力量。
目录:
绪论

第1 章　气体

　 § 1. 1　理想气体状态方程

　　 1. 1. 1　标准压力

　　 1. 1. 2　低压气体状态方程

　　练习1

　　 1. 1. 3　理想气体模型 ……………………………………………………………… 013

　　 1. 1. 4　理想气体混合物 …………………………………………………………… 014

　　 1. 1. 5　道尔顿分压定律 …………………………………………………………… 016

　　练习2 ……………………………………………………………………………… 017

　　 1. 1. 6　阿马伽分体积定律 ………………………………………………………… 017

　 § 1. 2　范德华方程 …………………………………………………………………… 018

　　 1. 2. 1　描述真实气体 pVT 关系的方法 …………………………………………… 018

　　 1. 2. 2　范德华方程 ………………………………………………………………… 019

　　练习3 ……………………………………………………………………………… 021

　 § 1. 3　气体液化 ……………………………………………………………………… 021

　　 1. 3. 1　液体的饱和蒸气压 ………………………………………………………… 021

　　练习4 ……………………………………………………………………………… 022

　　 1. 3. 2　临界参数 …………………………………………………………………… 022

　　第1 章　习题 ……………………………………………………………………… 023

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 024

第2 章　热力学定律 …………………………………………………………… 025

　 § 2. 1　热力学第零定律 ……………………………………………………………… 025

　　 2. 1. 1　热力学的研究内容 ………………………………………………………… 025

　　练习5 ……………………………………………………………………………… 025

　　 2. 1. 2　热力学第零定律 …………………………………………………………… 025

　 § 2. 2　热力学中的基本概念 ………………………………………………………… 026

　　 2. 2. 1　系统和环境 ………………………………………………………………… 026

　　 2. 2. 2　状态和状态函数 …………………………………………………………… 027

　　 2. 2. 3　状态函数的偏微商性质 …………………………………………………… 028

　　练习6 ……………………………………………………………………………… 029

　　 2. 2. 4　广度性质和强度性质 ……………………………………………………… 030

　　 2. 2. 5　热力学平衡态 ……………………………………………………………… 030

　　 2. 2. 6　过程和途径 ………………………………………………………………… 030

　　练习7 ……………………………………………………………………………… 031

　 § 2. 3　功、热和热力学能 …………………………………………………………… 031

　　 2. 3. 1　功 …………………………………………………………………………… 031

　　练习8 ……………………………………………………………………………… 034

　　 2. 3. 2　热 …………………………………………………………………………… 034

　　 2. 3. 3　热力学能 …………………………………………………………………… 034

　 § 2. 4　热力学定律 ……………………………………………………………… 035

　　 2. 4. 1　热力学定律的数学表达式 …………………………………………… 035

　　 2. 4. 2　热力学定律的文字表述 ……………………………………………… 036

　　练习9 ……………………………………………………………………………… 037

　 § 2. 5　焓和反应进度 ………………………………………………………………… 038

　　 2. 5. 1　焓 …………………………………………………………………………… 038

　　练习10 ……………………………………………………………………………… 040

　　 2. 5. 2　反应进度 …………………………………………………………………… 040

　　第2 章　习题 ……………………………………………………………………… 043

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 045

第3 章　热力学定律的应用 ………………………………………………… 046

　 § 3. 1　化学反应的热效应 …………………………………………………………… 046

　　 3. 1. 1　相变热 ……………………………………………………………………… 046

　　 3. 1. 2　溶解热 ……………………………………………………………………… 047

　　 3. 1. 3　稀释热 ……………………………………………………………………… 047

　　 3. 1. 4　标准摩尔焓变 ……………………………………………………………… 048

　　 3. 1. 5　标准摩尔生成焓 …………………………………………………………… 048

　　 3. 1. 6　离子标准摩尔生成焓 ……………………………………………………… 049

　　练习11 ……………………………………………………………………………… 050

　　 3. 1. 7　标准摩尔燃烧焓 …………………………………………………………… 050

　 § 3. 2　热化学方程式和盖斯定律 …………………………………………………… 050

　　 3. 2. 1　热化学方程式 ……………………………………………………………… 050

　　 3. 2. 2　盖斯定律 …………………………………………………………………… 051

　　练习12 ……………………………………………………………………………… 052

　 § 3. 3　定容热容和定压热容 ………………………………………………………… 052

　　 3. 3. 1　热容 ………………………………………………………………………… 052

　　 3. 3. 2　定容热容和定压热容 ……………………………………………………… 053

　　 3. 3. 3　理想气体定压热容和定容热容的关系 …………………………………… 054

　　练习13 ……………………………………………………………………………… 055

　 § 3. 4　理想气体的绝热可逆过程、多方过程和相变过程 ………………………… 055

　　 3. 4. 1　理想气体绝热可逆过程 …………………………………………………… 055

　　练习14 ……………………………………………………………………………… 057

　　练习15 ……………………………………………………………………………… 057

　　 3. 4. 2　多方过程 …………………………………………………………………… 058

　　 3. 4. 3　相变过程 …………………………………………………………………… 059

　　练习16 ……………………………………………………………………………… 060

　 § 3. 5　理想气体的热力学能和焓与温度的关系 …………………………………… 060

　　 3. 5. 1　焦耳实验 …………………………………………………………………… 060

　　 3. 5. 2　焦耳 -汤姆逊实验 ………………………………………………………… 061

　 § 3. 6　基尔霍夫定律 ………………………………………………………………… 064

　　第3 章　习题 ……………………………………………………………………… 065

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 066

第4 章　热力学第二定律 …………………………………………………………… 067

　 § 4. 1　熵 ……………………………………………………………………………… 067

　　 4. 1. 1　自发变化的方向 …………………………………………………………… 067

　　 4. 1. 2　自发变化的特征 …………………………………………………………… 067

　　练习17 ……………………………………………………………………………… 068

　　 4. 1. 3　熵的统计观点 ……………………………………………………………… 068

　 § 4. 2　热力学第二定律 ……………………………………………………………… 070

　　 4. 2. 1　热机和制冷机 ……………………………………………………………… 070

　　 4. 2. 2　热力学第二定律的两种表述 ……………………………………………… 071

　　 4. 2. 3　卡诺循环和卡诺定理 ……………………………………………………… 073

　　 4. 2. 4　理想气体的卡诺循环 ……………………………………………………… 074

　　练习18 ……………………………………………………………………………… 076

　　 4. 2. 5　热力学温标 ………………………………………………………………… 077

　 § 4. 3　过程可自发进行的判据 ……………………………………………………… 078

　　 4. 3. 1　卡诺循环的热温商 ………………………………………………………… 078

　　 4. 3. 2　克劳修斯不等式 …………………………………………………………… 079

　　 4. 3. 3　熵判据 ……………………………………………………………………… 081

　　练习19 ……………………………………………………………………………… 082

　　 4. 3. 4　系统熵变的计算 …………………………………………………………… 082

　　 4. 3. 5　环境熵变的计算 …………………………………………………………… 083

　　练习20 ……………………………………………………………………………… 086

　　第4 章　习题 ……………………………………………………………………… 087

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 088

第5 章　热力学第二定律的应用 ………………………………………………… 089

　 § 5. 1　亥姆霍茨函数判据和吉布斯函数判据 ……………………………………… 089

　　 5. 1. 1　亥姆霍茨函数和亥姆霍茨函数判据 ……………………………………… 089

　　 5. 1. 2　吉布斯函数和吉布斯函数判据 …………………………………………… 092

　　练习21 ……………………………………………………………………………… 094

　 § 5. 2　热力学函数基本关系式 ……………………………………………………… 095

　　 5. 2. 1　热力学基本方程 …………………………………………………………… 095

　　练习22 ……………………………………………………………………………… 097

　　 5. 2. 2　麦克斯韦关系式 …………………………………………………………… 097

　　练习23 ……………………………………………………………………………… 098

　　 5. 2. 3　热力学状态方程 …………………………………………………………… 098

　　 5. 2. 4　吉布斯 -亥姆霍茨方程 …………………………………………………… 098

　　 5. 2. 5　吉布斯函数与压力的关系 ………………………………………………… 100

　　练习24 ……………………………………………………………………………… 101

　 § 5. 3　热力学函数变的计算 ………………………………………………………… 101

　　 5. 3. 1　利用麦克斯韦关系式计算热力学能变和焓变 …………………………… 101

　　 5. 3. 2　熵变的计算 ………………………………………………………………… 102

　　练习25 ……………………………………………………………………………… 104

　　练习26 ……………………………………………………………………………… 105

　　 5. 3. 3　吉布斯函数变的计算 ……………………………………………………… 108

　　 5. 3. 4　亥姆霍茨函数变的计算 …………………………………………………… 110

　　第5 章　习题 ……………………………………………………………………… 111

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 113

第6 章　热力学第三定律 …………………………………………………………… 114

　 § 6. 1　能斯特热定理 ………………………………………………………………… 114

　 § 6. 2　规定摩尔熵和标准摩尔熵 …………………………………………………… 116

　 § 6. 3　化学反应熵变计算 …………………………………………………………… 116

　　第6 章　习题 ……………………………………………………………………… 118

　　参考文献 …………………………………………………………………………… 119

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