物理化学材料化学专业.doc

物 理 化 学（材料化学专业） （physical chemistry） 目的和要求 物理化学是化学科学的理论基础，是化学、化工、材料化学专业本科生的主干课程。物理化学课程在化学化工教学计划的各自然科学理论课程中，居于承上启下的枢纽地位。通过本课程的教学，应使学生在系统地掌握物理化学基本知识的同时，进一步提高自学能力和独立工作的能力，并学会用辩证唯物主义的观点和逻辑思维去认识化学变化的本质，学习前人提出问题和解决问题的思路和方法。培养学生严谨的科学态度，理论联系实际的优良学风和勇于创新的科学素质。 本课程的教学内容包括：化学热力学及其在多组分系统中、相平衡和化学平衡中的应用，化学动力学、统计势力学初步、界面化学基础、电化学、胶体化学等。具体要求如下： （1）化学势力学：主要让学生掌握热力学的三大基本定律及其在多组分系统、相平衡、化学平衡等方面的应用。掌握界面热力学，可逆电池热力学及胶体化学中的热力学知识。 （2）化学动力学：掌握化学反应的速率和机理问题。了解温度、压力和催化剂等外界条件对反应速率的影响，了解界面相的传递性质和反应性质。初步掌握均相和多相催化原理。 （3）统计热力学：具备一些基本的统计热力学知识如玻尔茨曼统计、配分函数的意义。掌握从分子配分函数及自由能函数表计算简单气相反应平衡常数及理想气体的热力学函数。 基本内容及学时分配 课内学时 100 学分5′ 一、气体的PVT性质（讲授4学时） 1．理想气体状态方程 2．实际气体状态方程 3．气体的液化和临界状态，超流态介绍。 4．对应态原理与压缩因子图及其应用 二、热力学第一定律（讲授8学时，习题课2学时） 1．热力学概论：热力学内容、方法、特点及发展简史。 2．基本概念：系统与环境、平衡态与热力学平衡、状态与状态函数、广度量与强度量。 3．热力学第一定律：文字表述及数学式、内容及焓、热与功、功与可逆过程、功的计算。 4．热容和热：恒容热容（Cv）和恒压热容（Cp）、Cp与Cv的关系、热容与温度关系、平均热容、恒容热和恒压热、PVT变化过程热的计算。 5．焓变计算：相变过程、化学反应过程、溶解或稀释过程、绝热过程、非等温过程。 6．绝热过程与节流膨胀：状态方程式、△U、△H、W的计算，节流膨胀。 7．稳流过程：（稳流）过程的特点、过程的热力学第一定律表达式、应用。 三、热力学第二定律（讲授10学时，讨论2学时） 1．卡诺循环 2．热力学第二定律的经典表述：克劳修斯和开尔文说法 3．卡诺定理 4．热力学第二定律的熵表述：熵及熵增原理、熵变计算及熵判据、熵流和熵产生、熵补偿原理、熵与“无用能”。信息与熵、近平衡态热力学。 5．热力学第三定律：熵物理意义的统计解释、玻尔茨曼关系式、规定熵和标准熵。 6．自由能及热力学基本方程：热力学第一、第二定律联合式、亥姆霍茨函数、自由能函数、过程方向和平衡条件判据、热力学基本方程。 7．△A、△G的计算及其应用（等温和非等温过程、相变过程），Gibbs—Helmholtz方程。 8．Clapeyron—clausius方程，外压对液体蒸气压的影响。 四、多组分系统热力学（讲授8学时） 1．Raoult定律和Henry定律。 2．偏摩尔量：意义、集合公式、测量方法，Gibbs—Duhem方程。 3．化学势定义及应用。 4．气体热力学：理想气体化学势、理想气体混含过程的热力学性质、实际气体的逸度、逸度系数及其求算、气体的标准态。 5．溶液热力学：理想溶液、理想稀溶液中溶剂和溶质的化学势、分配定律和稀溶液的依数性质、实际溶液的活度和活度系数、超额函数。 五、化学平衡（讲授6学时） 1．化学反应的方向和限度：化学反应的平衡稳定条件、Le Chatelier原理、热力学平衡常数。 2．等温方程及其应用：表达式、△rGm与△rG Om的物理意义、反应方向和限度的判据。 3．标准生成吉布斯函数及平衡常数计算。 4．平衡常数与温度的关系，Van’t Hoff公式。 5．影响平衡移动方向的其他因素：压力、浓度、惰性物质、物料配比等。 6．实际气体反应的化学平衡。 7．混合物及溶液中的化学平衡：常压下混合物和溶液中反应的化学平衡、高压下混合物和溶液中反应的化学平衡。 六、相平衡（讲授10学时 习题课2学时） 1．相律：组分数、自由度、相律的推导及应用。 2．单组分系统相图及应用：水的相图分析、超流体及其应用。