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绪章绪论
本章讲述物理化学的目的和内容,建立和发展,使同学们对本课程有一个宏观的了解和认知。
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●0.1绪论
本章讲述物理化学的目的和内容,建立和发展,使同学们对本课程有一个宏观的了解和认知。
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第一章气体的pVT关系
本章主要讲述气体的pVT关系,主要是理想气体状态方程、气体液化、真实气体状态方程,以及对应状态原理等内容。
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●1.1理想气体状态方程
讲述理想气体状态方程、理想气体混合物
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●1.2气体的液化及临界参数
讲述液体饱和蒸气压、临界参数和真实气体的p-Vm图
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●1.3真实气体状态方程
讲述三个真实气体状态方程
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●1.4对应状态原理及普遍化压缩因子图
讲述压缩因子和压缩因子图以及对应状态原理
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第二章热力学第一定律
本章讲述热力学相关概念、第一定律内容、相变化、化学变化过程中焓变、热力学能、热的计算以及焦耳实验和节流膨胀实验等内容。
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●2.1热力学基本概念
讲述系统与环境、过程与途径等热力学相关概念
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●2.2热力学第一定律
讲述功、热和热力学能定义及热力学第一定律内容
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●2.3恒容热、恒压热、焓
讲述恒容热、恒压热和焓的定义和计算公式
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●2.4热容,恒容变温过程、恒压变温过程
讲述热容的定义和恒容及恒压变温过程热容的计算
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●2.5焦耳实验,理想气体的热力学能、焓
讲述焦耳实验,理想气体热力学能和焓的计算
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●2.6气体可逆膨胀压缩过程,理想气体绝热可逆过程方程式
讲述气体可逆膨胀压缩过程和理想气体绝热可逆方程式
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●2.7相变化过程
讲述相变过程中相变焓的计算
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●2.8化学计量数、反应进度和标准反应焓
讲述化学计量数、反应进度和标准反应焓的定义及计算公式
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●2.9由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
讲述由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓的相关定义和计算公式
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●2.10节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应
讲述焦耳-汤姆逊实验、节流膨胀热力学特征和焦耳-汤姆逊效应
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第三章热力学第二定律
本章通过讲述自发过程和热力学第二定律和卡诺循环推导,
引入了熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数三个状态函数及其判据,
并讲述了各种过程ΔS、ΔA、ΔG的计算,讲述热力学基本方程及其在纯物质相平衡中应用,得到克拉佩龙方程和克劳修斯不等式。 -
●3.1自发过程
讲述自发过程的定义和自发过程的特点
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●3.2热机和热力学第二定律
讲述热机效率和热力学第二定律的三种文字表述
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●3.3卡诺循环和卡诺定理
讲述卡诺循环推导过程及卡诺定理
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●3.4熵
讲述熵的引出、定义和物理意义
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●3.5克劳修斯不等式
讲述热力学第二定律的数学表达式-克劳修斯不等式
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●3.6熵增原理和熵判据
讲述绝热过程、孤立系统熵增原理和熵判据
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●3.7理想气体pVT变化熵变的计算
讲述理想气体恒温、恒容、恒压和复杂变温过程熵变的计算
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●3.8理想气体混合过程熵变的计算
讲述理想气体混合和传热过程中熵变的计算
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●3.9凝聚系统和环境熵变的计算
讲述凝聚系统和环境熵变的计算
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●3.10相变过程熵变的计算
讲述可逆相变和不可逆相变过程熵变的计算
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●3.11热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算
讲述热力学第三定律、规定熵、标准熵及化学变化过程熵变的计算
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●3.12亥姆霍兹函数
讲述亥姆霍兹函数的定义、判据和物理意义
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●3.13吉布斯函数
讲述吉布斯函数的定义、判据和物理意义
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●3.14热力学基本方程和U、H、A、G的一阶偏导数关系
讲述四个热力学基本方程和八个偏导数关系式
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●3.15亥姆霍兹函数变和吉布斯函数变的计算
讲述简单pVT变化、相变化和化学变化过程亥姆霍兹函数变和吉布斯函数变的计算
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●3.16克拉佩龙方程
讲述克拉佩龙方程的推导及其应用
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●3.17克劳修斯-克拉佩龙方程
讲述克劳修斯-克拉佩龙方程的推导及其应用
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第四章多组分系统热力学
多组分系统热力学是从热力学原理到平衡研究的桥梁。本章通过引入偏摩尔量和化学势的概念为解决多分组系统热力学的问题提供基础。探讨了化学势判据的应用,进一步推导了理想气体及真实气体组分的化学势计算,引入逸度及逸度因子。在拉乌尔定律和亨利定律的基础上建立了理想液态混合物和理想稀溶液模型,讨论了溶液中的化学势,进一步通过引入活度及活度因子讨论了真是溶液的化学势。最后讨论了稀溶液的依数性。
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●4.1偏摩尔量
讲述偏摩尔量的定义
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●4.2偏摩尔量之间的函数关系
讲述偏摩尔量之间的函数关系
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●4.3吉布斯-杜亥姆方程
讲述吉布斯-杜亥姆方程的推导及应用
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●4.4化学势
讲述了化学势的定义及多组分系统的热力学基本方程
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●4.5化学势判据
讲述了化学势判据的推导及应用
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●4.6气体组分的化学势
讲述了气体组分化学势的推导
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●4.7逸度及逸度因子
讲述了逸度及逸度因子的定义、应用
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●4.8拉乌尔定律和亨利定律
讲述了拉乌尔定律和亨利定律
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●4.9理想液态混合物
讲述了理想液态混合物的定义及化学势
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●4.10理想稀溶液
讲述了理想稀溶液的定义及其化学势
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●4.11活度及活度因子
讲述了活度及活度因子定义、真实液体的化学势
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●4.12凝固点降低
讲述了稀溶液凝固点降低性质及计算
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第五章化学平衡
本章应用化学势来处理多组分多相系统化学平衡问题,讨论了化学反应的方向及平衡条件。以理想气体为例推导了等温方程及标准平衡常数,并重点讨论了温度对标准平衡常数的影响。
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●5.1理想气体反应的等温方程
讲述了理想气体等温方程的推导
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●5.2理想气体反应的标准平衡常数
讲述了理想气体标准平衡常数的推导及定义
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●5.3温度对标准平衡常数的影响
讲述了温度对标准平衡常数的影响
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第六章相平衡
相平衡是化工生产中精馏、结晶、萃取等单元操作的理论基础,在冶金、材料、采矿、地质等行业的生产过程中,也需要用到相平衡的知识。本章主要学习单组分系统、二组分系统的相图。单组分系统中,主要学习水的p-T相图,分析点、线、面的意义。二组分系统相图是本章重点,主要学习二组分气-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液态完全互溶、液态部分互溶和液态完全不互溶系统三种情况,分别学习典型的压力-组成图和温度-组成图。液-固平衡系统相图只学习温度-组成图,其形状与气-液平衡的温度-组成图相似。利用相图可分析不同温度、压力和组成下的相变化情况。
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●6.1相平衡基本概念
讲述相平衡中的基本概念:相数、物种数、组分数和自由度
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●6.2相律
讲述相律的推导、相律公式及相律的应用
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●6.3单组分系统
讲述单组分系统中相图的分析及应用
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●6.4理想完全互溶双液系的压力-组成图
讲述理想完全互溶双液系压力-组成图的分析及应用
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●6.5理想完全互溶双液系的温度-组成图
讲述理想完全互溶双液系温度-组成图的分析及应用
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●6.6蒸馏原理与杠杆规则
讲述蒸馏、精馏原理及杠杆规则的公式及使用
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●6.7非理想完全互溶双液系
讲述非理想完全互溶双液系的压力-组成图和温度-组成图的相图分析及应用
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●6.8二组分液态部分互溶系统的液-液平衡相图
讲述二组分液态部分互溶系统的液-液平衡相图的类型、分析及应用
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●6.9二组分液态部分互溶系统的气-液平衡相图
讲述二组分液态部分互溶系统的气-液平衡相图的类型、分析及应用
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●6.10二组分液态完全不互溶系统的气-液平衡相图
讲述二组分液态完全不互溶系统的气-液平衡相图的分析及应用
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●6.11二组分固态不互溶系统的液-固平衡相图
讲述二组分固态完全不互溶系统的液-固平衡相图的分析及应用
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●6.12二组分凝聚系统相图的绘制方法
讲述二组分凝聚系统相图的两种绘制方法:热分析法和溶解度法
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●6.13生成化合物的二组分凝聚系统相图
讲述生成稳定化合物和不稳定化合物的二组分凝聚系统相图的分析及应用
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●6.14二组分固态完全互溶系统的液-固平衡相图
讲述二组分固态完全互溶系统的液-固平衡相图的分析及应用
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●6.15二组分固态部分互溶系统的液-固平衡相图
讲述二组分固态部分互溶系统的液-固平衡相图的分析及应用
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第七章电化学
在本章中,讲述了电化学中电导、电导率、摩尔电导率、极限摩尔电导率、迁移数、离子强度、离子的平均活度和平均活度系数、可逆电池与不可逆电池、化学电池与浓差电池等基本概念,重点讲述了法拉第定律、离子独立运动定律及其应用、电池反应的ΔG、ΔH、ΔS与电功、电动势之间的计算关系、可逆电极反应、原电池的设计与热力学计算等基本原理及相关电化学应用。
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●7.1电化学
讲述了电化学的发展过程及电化学的基本概念。
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●7.2法拉第定律
讲述了法拉第定律的内容、数学形式及应用。
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●7.3电迁移过程与迁移数
讲述了电化学迁移过程,迁移数的概念、定义式及测定。
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●7.4电导、电导率、摩尔电导率
讲述了电导、电导率、摩尔电导率的定义及相关应用。
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●7.5离子独立运动定律
讲述了摩尔电导率与电解质浓度的关系,离子独立运动定律的内容及其应用。
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●7.6电导测定的应用
讲述了电导测定的2个应用。
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●7.7强电解质的活度与活度因子
讲述了强电解质的平均活度、平均活度因子的定义及其求算方法。
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●7.8离子强度及德拜-休克尔极限公式
讲述了强电解质的离子氛模型、离子强度的定义及德拜-休克尔公式的应用。
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●7.9可逆电池及其电动势的测定
讲述了可逆电池的3个条件、对消法测定电池电动势的原理。
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●7.10原电池热力学
讲述了电化学量与热力学量之间的计算公式及应用。
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●7.11电极的种类
讲述了三大类可逆电极的符号及对应的电极反应,书写规则。
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●7.12电极电势
讲述了电极电势的定义、测定及计算。
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●7.13电池的图式表示和电池反应
讲述了电池图式的书写规则,电池图式与电池反应之间的互译。
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●7.14电池电动势的计算
讲述了电池电动势的3种计算方法及应用。
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●7.15电池电动势测定的应用
讲述了利用电池电动势的测定求算3个物理量的计算过程及应用。
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第八章化学动力学
本章讲述化学动力学中基元反应相关内容,反应计数及动力学特征,速率方程的确定、温度对速率方程的影响等相关计算,同时也探讨了复合反应中速率方程的确定。
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●8.1基元反应
讲述基元反应的定义、分类及质量作用定律等内容
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●8.2零级反应与一级反应
讲述零级和一级反应的动力学特征和相关计算
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●8.3速率方程的确定
讲述微分法、尝试法、半衰期法和初始速率法确定速率方程的方法
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●8.4温度对反应速率的影响
讲述阿伦尼乌斯方程及相关计算
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●8.5选取控制步骤法
讲述平行反应和连串反应采用选取控制步骤法确定速率方程的方法
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第九章界面现象与胶体
本章讲述表面现象和胶体,主要讲述了表面张力的定义、弯曲液面附加压力公式和计算、微小液滴的饱和蒸气压、固体表面及朗缪尔单分子吸附和杨氏方程等内容;胶体主要介绍溶胶的制备,溶胶的光学、电学性能以及溶胶聚沉的相关内容。
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●9.1表面张力
讲述表面张力的定义、微观解释和影响因素
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●9.2弯曲液面的附加压力
讲述弯曲液面附加压力公式和应用
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●9.3微小液滴的饱和蒸气压
讲述微小液滴的饱和蒸气压公式和应用
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●9.4固体表面的吸附
讲述固体表面的吸附特点、物理吸附和化学吸附的异同和吸附等温线
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●9.5单分子层吸附理论
讲述单分子层吸附理论假设、公式推导和应用
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●9.6接触角与杨氏方程
讲述接触角的定义与杨氏方程及其应用
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●9.7溶胶的制备
讲述分散法和凝聚法制备溶胶的方法及溶胶的净化
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●9.8丁达尔效应
讲述丁达尔效应的定义、产生原因和应用
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●9.9溶胶的电动现象
讲述电动现象的定义、溶胶带电的原因和四种电动现象
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●9.10溶胶的聚沉
讲述溶胶聚沉的定义和电解质的聚沉