物理化学(上)
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spContent=欢迎大家来到天津大学物理化学MOOC课程!在这里,看似抽象的物化概念将富有内涵,晦涩难懂的物化原理将被完美诠释,众多枯燥冰冷的关系式将富有活力,一个个的物化难题将被化解——物理化学不但不难而且还很有魅力!快来亲身体验吧!
—— 课程团队
课程概述

由老一辈物理化学家刘云浦教授创建的天津大学物理化学课程,一直是天津大学具有深厚底蕴的品牌课程,2005年被评为国家精品课程,2012年获评国家精品资源共享课程。编写出版的第一版至第六版《物理化学》教材,在国内工科院校中有非常广泛的影响力。其中,第二版曾获国家教委优秀教材一等奖,第三版、第四版曾获国家级教学成果二等奖,第五版为面向21世纪课程教材、教育部普通高等教育“十一五”及“十二五”国家级规划教材,仅第五版即累计发行近90万册。

依托近期出版的《物理化学》(第六版)而制作的天津大学物理化学(一)、(二)MOOC课程,设计学时均为48学时,内容包括宏观层次的热力学、化学动力学,微观层次的量子力学,以及联系宏观与微观的统计热力学。其中,物理化学(二)中的量子力学和统计热力学,可供选择学习。除了基本资源外,课程还提供一些对重点、难点的独立讲解、对典型例题的分析,并提供了不同层次的练习题,以帮助学习者理清概念、筑牢基础、联系实际、学会应用。课程注重培养学生分析问题、解决问题的能力,强调工程意识,体现工科特色。

欢迎大家进入天津大学《物理化学》课程的学习!

授课目标

使学生系统掌握物理化学的基本概念、原理、研究思路与方法,并能灵活加以运用,解决与物理化学有关的各种实际问题。

物理化学是化学、化工、制药、材料、环境、食品等众多专业的必修骨干课程。学习好该课程,学生就构筑了坚实的化学基础理论平台,这不仅是学生后续课程学习的需要,更是以后发展(深造或就业)的需要。

课程大纲

绪论(1 学时)

了解物理化学与其它化学二级学科的区别,物理化学讲些什么内容,解决什么问题,在化学学科中占有什么地位,课程有什么特点,怎样学习等。同时了解物理化学中物理量的正确表示、运算、标注等

 

第一章 气体的pVT 关系(2 学时)

掌握理想气体的状态方程及模型。真实气体部分要求掌握真实气体的状态方程(如范德华方程)、临界参数、压缩因子的定义、对应状态原理及压缩因子图等内容。

 

第二章 热力学第一定律(10 学时)

热力学第一定律即能量守恒定律。本章中引入了热力学能、焓、热、功等物理量。要求掌握摩尔定容热容及摩尔定压热容、摩尔相变焓、物质的标准摩尔生成焓及标准摩尔燃烧焓等基础热数据的定义及应用。熟练掌握有关单纯pVT变化、相变化及化学变化过程的热力学计算。对可逆过程要求有深入的理解。

 

第三章 热力学第二定律(10 学时)

借助热力学第二定律可判断热力学过程的方向和限度。本章中引入了熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数等热力学函数。要求掌握熵的定义及物理意义,掌握克劳休斯不等式及由它出发得出的熵判据(即熵增原理)、亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据。会熟练计算过程的熵变、亥姆霍兹函数变化和吉布斯函数变化。此外,还要求掌握热力学基本方程、麦克斯韦关系式等重要的热力学关系式。

 

第四章 多组分系统热力学(8 学时)

针对多组分系统引入了偏摩尔量。重点是偏摩尔量的定义、化学势的定义、化学势的表达式(理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液、真实液态混合物、真实溶液等)。真实系统中各组分的化学势表达式是通过引入逸度和逸度因子(气体)或活度和活度因子(液态混合物或溶液),对理想系统中各组分的化学势表达式加以修正得到的。利用化学势表达式,通过热力学的推导,可导出分配定律以及稀溶液的依数性(蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压性质)中的基本公式。

 

第五章 化学平衡(7 学时)

利用热力学的方法处理化学平衡问题,是热力学在化学中的最重要应用。本章中,将反应各组分的化学势表达式代入化学反应吉布斯函数的计算式中,导出吉布斯等温方程;进一步利用恒温恒压下的吉布斯函数判据,得到重要关系式 ,由此计算化学反应平衡常数和平衡组成。

 

第六章 相平衡(10 学时)

主要内容是介绍单组分系统、二组分系统(气-液、液-固)。单组分系统中,本章主要介绍了水、S()单组分系统的相图,用克拉佩龙方程分析了两相平衡线的变化规律,分析了水的三相点与冰点的差别及其原因。

二组分系统相图是本章重点,主要介绍了气-液平衡相图和液-固平衡相图。气-液平衡相图依据液态互溶情况分成了液态完全互溶(理想液态混合物、真实液态混合物)、液态部分互溶及液态完全不互溶系统三种情况,分别给出了其典型的p~x图、T~x图。液-固平衡系统相图只讨论了相图,其形状与气-液平衡的相图类似。此外还介绍了液-固相图的绘制方法:热分析法(适用于金属相图)及溶解度法(适用于水-盐系统)。利用相图可分析不同温度、压力、组成下的相变化情况。在分析两相区内的相变化情况时,可用杠杆规则确定两相的量。


预备知识

高等数学、大学物理、无机化学

证书要求

有关该课程的成绩:

  1. 课程总成绩以百分制计,满分为100分。

  2. 课程总成绩在60分至79分之间为合格,80分至100分之间为优秀。

  3. 课程总成绩的评定依据:单元测验占20%,单元作业占20%,课堂讨论占10%,期末考试占50%。

参考资料

1. 《物理化学》(第六版)上册,天津大学物理化学教研室编,刘俊吉,周亚平,李松林,冯霞修订,高等教育出版社,2017

2.  《物理化学》(第六版)下册,天津大学物理化学教研室编,李松林,冯霞,刘俊吉,周亚平修订,高等教育出版社,2017

             

    高教社网上书城:http://www.hepmall.com/index.php/product-26368.html (上册)

                    http://www.hepmall.com/index.php/product-26350.html (下册)

2.  《物理化学解题指南》(第二版),冯霞,高正虹,陈丽,高等教育出版社,2009