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绪章 绪论
简要介绍物理化学学科、课程情况以及必要的先修知识。
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●0.1物理化学简介
介绍化学四大分支之一的物理化学学科要解决的问题、研究方法、发展史等。
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●0.2课程导学
介绍课程考核方法、学习技巧等内容
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●0.3先修知识
介绍学好本课程必须掌握的一些基本知识。
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第一章单组分体系热力学
从两个热力学基本定律出发,推导用于解决变化方向和限度问题的熵判据和自由能判据。这部分内容需要用到大量微积分知识,相对来说理论性比较强,比较枯燥。但是这部分内容是后边各章节的理论基础,因为非常重要。
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●1.1热力学基本概念
热力学基本概念:系统和环境、状态和状态函数、过程和途径、可逆过程、不可逆过程、功和热、内能
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●1.2热力学第一定律
介绍热力学第一定律的来由、功、热、热力学能的关系,初步学习功的计算
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●1.3常见过程
介绍等温、等压、等容、等外压、绝热、循环等过程的数学和物理特征。
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●1.4 功与过程
通过对不同过程中功的计算分析,比较功与过程的关系。
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●1.5热与过程
介绍等容热与等压热与状态函数变化之间的关系。
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●1.6理想气体的热力学
从焦耳实验出发,介绍理想气体的热力学规律。
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●1.7化学反应热
介绍热力学第一定律在化学反应中的简单应用,主要介绍几种化学反应热的概念和计算方法。
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●1.8自发过程
分析自发过程的特征,引入热力学第二定律的文字描述。
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●1.9热力学第二定律
介绍热力学第二定律的文字描述以及数学表达式,及克劳修斯不等式。
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●1.10 熵增加原理
介绍熵增加原理,以及如何使用熵增加原理判断孤立体系和一般体系的变化方向和限度。
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●1.11 熵变的计算
介绍单组分体系在单纯气体状态变化、气体混合、相变和凝聚相等过程的熵变计算方法。
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●1.12自由能判据
推导吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能判据。
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●1.13几个热力学函数之间的关系
在热力学第一定律和第二定律联合表达式的基础上,推导四个热力学基本方程。
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●1.14自由能的计算
介绍等温条件下吉布斯自由能的计算方法,学生可以在此基础上自行推导亥姆霍兹自由能的计算方法。
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●1.15热力学第三定律和标准熵
介绍热力学第三定律的相关内容
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第二章多组分体系热力学
通过引入偏摩尔量这个概念,本章将单组分体系得到的结论进行修正,推导其在在多组分体系中的运用,最终推导出化学势判据,并介绍气体和液体中各组分的化学势计算方法。
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●2.1多组分体系组成表示法
介绍混合物、溶液等多组分体系概念,以及这些概念在本课程与其他场景中的区别。
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●2.2偏摩尔量
通过对比广度性质的部分可加和性在单组分体系和多组分体系中的区别,介绍多组分体系中广度性质状态函数的表达式,进而通过偏摩尔量,介绍单组分体系热力学中的结论在多组分体系中的修正方法。
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●2.3化学势
介绍化学势概念、化学势判据以及相关的知识点。
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●2.4气体的化学势
介绍理想气体和实际气体的化学势计算方法。
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●2.5稀溶液的两个经验定律
介绍分别用于描述稀溶液中溶剂和溶质的休克尔定律和亨利定律
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●2.6理想液态混合物及理想稀溶液的化学势
本节对理想液态混合物和理想稀溶液的化学势公式进行推导,并且通过实例进行计算讲解。
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●2.7稀溶液的依数性
稀溶液与纯溶剂相比某些物理性质会有所变化如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的产生。这是多组分系统中化学势随组分数而表现出来的自身变化规律,溶液的依数性只有在溶液的浓度很稀的时候才有规律,而且溶液越稀,其依数性的规律性越强。依数性与溶质的本性无关,由溶质粒子数目的多少决定,因此被称为稀溶液依数性。
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●2.8知识点总结
本节内容对前边介绍的化学热力学的内容进行了总结,并且对学生学习化学热力学过程中容易混淆的概念进行了重点解释。
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●2.9熵和不可逆热力学
为了帮助同学更好理解熵判据在化学热力学中的地位,本节介绍了一些关于熵这个概念的延伸知识;同时,作为对前边经典热力学的补充,本节内容也对不可逆热力学进行了简要的介绍。
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第三章相平衡
本章在介绍相律的基础上,讲授单组分体系和双液相体系的相图,进而介绍一些相图的基本应用。
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●3.1 相律
本节在介绍系统物种数、组分数、自由度等基本概念的基础上讲授相律的应用。
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●3.2单组分体系的相图
这部分内容以水为例,介绍单组分体系的相图中的基本信息,并结合之前热力学中推导出的相平衡化学势判据推导出克克方程。
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●3.3二组分体系的相图
这部分内容主要介绍完全互溶双液系的相图及其在蒸馏原理中的应用。以这部分知识为基础,学生可以用类似的方法自学萃取等分离过程。
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第四章表面物理化学
本章主要讲解了表面功、表面张力、表面Gibbs自由能、附加压力、溶液的表面吸附等重要的概念,以及几个非常重要的公式:Young-Laplace公式、Kelvin公式、Gibbs吸附等温式等。它们对理解表面的行为、解释日常中的很多的现象是不可缺少的。它们也是表面物理化学的根本,为今后的继续学习提供了良好的保障。
习题课可以让抽象的概念、理论变得易于理解和掌握,帮助学生高效学习。 -
●4.1 表面吉布斯自由能
本节主要讲解了表面与界面,比表面、分散度、表面功,表面Gibbs自由能、表面张力等概念,搭起了表面物化的概念框架,是今后表面物化学习的基础
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●4.2弯曲液面的特性
本节主要讲解了弯曲液面的特性---具有附加压力,从而出现了很多奇特的现象和规律。进一步讲解了与附加压力有关的两个重要规律:Young-Laplace公式和Kelvin公式,定量地描述附加压力的影响
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●4.3 溶液的表面吸附
本节主要讲解了溶液的表面吸附现象,并给出了Gibbs吸附等温式进行定量的描述
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●4.4例题讲解
本讲给出了几个例题,加深对表面现象的认识,同时更方便学习和理解
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第五章 电化学
1. 熟练掌握电解质溶液导电过程的本质;
2. 熟练掌握电解质溶液导体迁移数的计算
3. 熟练掌握电导、电导率及摩尔电导率的概念;
4. 熟练掌握电导率测定的相关应用; -
●5.1电化学简介
电解质溶液导电过程的本质
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●5.2法拉第定律
法拉第定律
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●5.3离子的电迁移
离子电迁移的影响因素
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●5.4电解质溶液的电导
电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率的定义、电导的测定
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●5.5电导测定的应用
电导测定的应用