物理化学 机械及材料类专业用 第4版pdf电子书版本下载

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绪言 1

第一章 热力学第一定律 3

本章教学基本要求 3

1-1热力学概论 4

一、热力学的基本内容 4

二、热力学研究的对象、方法及局限性 4

三、热力学第零定律——温度的概念 5

1-2热力学基本概念 5

一、系统和环境 6

二、系统的性质 6

三、状态和状态函数 6

四、过程和途径 7

五、热力学平衡态 8

六、热与功 8

1-3体积功、可逆过程 9

一、体积功 9

二、功与过程 10

三、可逆过程 13

1-4热力学第一定律和热力学能 14

一、热力学第一定律 14

二、热力学能 14

三、第一定律的数学表达式 15

1-5等容热、等压热与焓 15

一、等容热 15

二、等压热 16

三、焓 16

1-6热容及其应用 18

一、热容的定义和分类 18

二、热容与温度的关系 18

三、等压热容与等容热容的关系 19

四、理想气体的热容 19

五、等容变温过程 20

六、等压变温过程 20

七、焓与温度的关系 21

1-7热力学第一定律对理想气体的应用 22

一、理想气体的热力学能与焓——焦耳实验 22

二、理想气体的简单状态变化过程 23

三、理想气体的绝热过程 24

1-8热力学第一定律对实际气体的应用 27

一、焦耳-汤姆逊实验 27

二、节流膨胀的热力学特征及焦耳-汤姆逊系数 28

1-9热力学第一定律对相变化过程的应用 28

一、相变焓 28

二、平衡相变 29

三、非平衡相变 29

1-10热力学第一定律对化学变化过程的应用 30

一、化学反应进度 30

二、化学反应的摩尔热力学能和摩尔焓 30

三、盖斯定律 32

四、化学反应的标准摩尔焓 33

五、由物质的标准摩尔生成焓和燃烧焓计算标准摩尔反应焓 34

六、从键焓估算反应焓 38

七、反应焓与温度的关系——基尔霍夫公式 39

八、绝热反应（最高反应温度的计算） 43

九、差示扫描量热法简介 44

科学家小传 45

思考题 46

习题 47

第二章 热力学第二定律 51

本章教学基本要求 51

2-1宏观过程的方向与限度 52

一、自发过程举例 52

二、自发过程的共同特征——不可逆性 52

三、过程进行的限度——平衡状态 53

2-2热力学第二定律概述 53

一、热机效率 54

二、热力学第二定律的经典表述 54

2-3卡诺定理 55

一、卡诺定理 55

二、循环过程的规律 56

2-4熵与热力学第二定律的数学表达式 57

一、熵的定义——可逆过程的热温商 57

二、克劳修斯不等式——不可逆过程的热温商与熵变 58

三、熵增加原理与熵判据 59

2-5熵变的计算 60

一、简单状态变化过程的熵变 60

二、相变化过程的熵变 63

2-6热力学第三定律与规定熵 65

一、能斯特热定理 65

二、热力学第三定律 65

三、规定熵与标准熵 66

四、化学反应的熵变计算 69

2-7亥姆赫兹函数和吉布斯函数 69

一、亥姆赫兹函数（A） 70

二、吉布斯函数（G） 71

2-8ΔA和ΔG的计算 72

一、理想气体等温过程的ΔA和ΔG 73

二、相变化过程的ΔA和ΔG 74

三、化学反应的ΔG 76

2-9热力学函数基本关系式 76

一、热力学基本方程 76

二、麦克斯韦关系式 77

三、吉布斯函数的性质及其应用 78

2-10化学势 80

一、化学势的定义及表示式 80

二、化学势判据——判断过程的方向与限度 82

三、理想气体、液体及固体的化学势 83

2-11固体热力学理论简介 84

科学家小传 87

思考题 89

习题 91

第三章 化学平衡 94

本章教学基本要求 94

3-1化学反应的方向判据及平衡条件 95

3-2化学反应的标准平衡常数 96

一、理想气体反应的化学平衡 96

二、复相化学平衡 99

三、液态混合物中的化学平衡 101

四、液态溶液中的化学平衡 102

3-3化学反应等温方程 103

3-4标准平衡常数的热力学计算 105

一、由物质的标准摩尔生成吉布斯函数计算 105

二、由物质的ΔfH？m（或ΔcH？m）和S？m数据计算 105

三、利用已知反应的ΔrGe计算 106

四、吉布斯能函数法 106

3-5标准平衡常数与温度的关系——范特荷夫等压方程 108

一、范特荷夫等压方程的推导 108

二、范特荷夫等压方程的积分式与应用 108

3-6各种因素对化学平衡的影响 112

一、温度的影响 113

二、浓度的影响 113

三、压力的影响 113

四、惰性气体的影响 114

3-7平衡组成的计算 114

一、最低（或最高）含量的计算 114

二、平衡组成-温度图的应用 116

3-8 ΔG？m（T）-T图 117

一、氧化物的ΔG？m（T）-T图 117

二、ΔG？m（T）-T图的应用 119

三、ΔG？m（T）-T图的局限性 120

3-9同时平衡与反应的耦合 121

3-10生产中的化学平衡计算举例 122

科学家小传 124

思考题 124

习题 125

第四章 混合物和溶液 129

本章教学基本要求 129

4-1混合物及溶液组成表示法 130

4-2偏摩尔量 132

一、偏摩尔量 132

二、吉布斯-杜亥姆方程 133

三、同一组分不同偏摩尔量之间的关系 134

4-3拉乌尔定律和亨利定律 135

一、拉乌尔定律 135

二、亨利定律 136

三、拉乌尔定律与亨利定律的应用 136

四、拉乌尔定律与亨利定律的比较 137

4-4理想液态混合物与理想稀溶液组分的化学势 137

一、理想液态混合物中任一组分的化学势 138

二、理想稀溶液中组分的化学势 140

4-5液态混合物和溶液的相平衡 142

一、理想液态混合物的相平衡 143

二、理想稀溶液的相平衡 144

4-6真实液态混合物和真实溶液 147

一、真实液态混合物中组分B的化学势 147

二、真实溶液中溶剂和溶质的化学势 148

4-7物质在两相间的分配平衡 151

4-8气体在金属中的溶解平衡 152

科学家小传 154

思考题 154

习题 155

第五章 相平衡 158

本章教学基本要求 158

5-1相律 159

一、基本概念及定义 159

二、相律及其推导 160

三、相律的应用 161

5-2单组分系统 163

一、单组分系统的两相平衡 163

二、单组分系统相图 165

5-3双组分系统液液平衡 166

一、部分互溶双液系 166

二、杠杆规则 167

5-4组分系统固液平衡 168

一、热分析法制作相图 168

二、有简单共晶的系统 169

三、形成化合物的系统 170

四、有固溶体的系统 173

5-5双组分系统液气平衡 175

一、理想溶液的液气平衡 176

二、实际溶液的液气平衡 177

三、精馏分离原理 177

5-6双组分系统复杂相图的分析和应用 178

一、复杂相图的分析 178

二、相图的应用 179

5-7铁-碳系统的相图 180

5-8简单共晶的三组分液固相图 181

一、三组分相图的组成表示法 181

二、简单共晶的三组分液固相图 182

科学家小传 183

思考题 183

习题 184

第六章 统计热力学初步 189

本章教学基本要求 189

6-1分子的运动形式和能级公式 191

一、分子的运动形式 191

二、平动能级 191

三、双原子分子的转动能级 192

四、振动能级 192

五、电子运动能级和核运动能级 193

6-2粒子的能量分布和系统微观状态数 193

一、能量分布 193

二、定域子系的微观状态数 194

三、离域子系的微观状态数 195

四、统计力学的两个基本假定 195

6-3熵的统计意义 196

6-4玻尔兹曼分布和粒子的配分函数 197

一、玻尔兹曼分布 197

二、粒子的配分函数 197

三、配分函数的析因子性质 198

四、能量零点的选择对配分函数的影响 199

6-5粒子配分函数的计算 200

一、平动配分函数 200

二、转动配分函数 201

三、振动配分函数 202

四、电子运动配分函数 203

五、能级的能差及配分函数的比较 204

6-6热力学函数与配分函数的关系 204

一、离域子系的状态函数 204

二、定域子系的状态函数 206

6-7统计热力学对于理想气体的应用举例 206

一、理想气体状态方程的导出 206

二、理想气体的U和H 207

三、单原子理想气体的热容 207

6-8统计热力学对于原子晶体的应用举例 208

科学家小传 209

思考题 210

习题 210

第七章 化学动力学基础 211

本章教学基本要求 211

7-1化学动力学的目的与任务 212

7-2反应速率 212

一、反应速率的表示法 212

二、反应速率的测定方法 213

三、化学反应的速率方程 214

7-3浓度对反应速率的影响 215

一、一级反应 215

二、二级反应 217

三、n级反应 218

四、反应级数的测定 219

7-4温度对反应速率的影响 220

一、范特荷夫规则 220

二、阿累尼乌斯公式 220

7-5活化能 223

一、活化能Ea及指前参量A的定义 223

二、基元反应活化能的概念 224

三、对基元反应活化能的统计解释 224

7-6反应速率理论 225

一、简单碰撞理论 225

二、活化络合物理论或过渡状态理论 226

7-7典型的复合反应 228

一、平行反应 228

二、对行反应 229

三、连串反应 230

7-8复合反应近似处理方法 231

一、平衡态近似法 231

二、稳态近似法 232

三、复合反应的表观活化能 232

7-9链反应 233

一、链反应的特点 233

二、直链反应 233

三、支链反应和爆炸半岛 234

7-10多相反应动力学 236

一、多相反应的特征 236

二、菲克扩散定律 237

三、由扩散过程控制的多相反应 238

四、由表面吸附控制的多相反应 239

7-11催化作用 239

一、催化剂与催化作用 239

二、催化剂与催化反应的分类 240

三、催化作用的特征 240

7-12光化学反应 242

一、光化学反应概述 242

二、光化学反应定律 242

三、量子效率 243

四、光敏反应 243

科学家小传 244

思考题 244

习题 245

第八章 电化学 249

本章教学基本要求 249

8-1电解质溶液的导电机理 250

8-2离子的水化作用 251

一、离子的水化 251

二、水化数 251

8-3电解质溶液的电导 251

一、电导及电导率 251

二、摩尔电导率 252

三、电导的测定及电导率的计算 252

四、电导率及摩尔电导率与电解质的物质的量浓度的关系 253

五、离子的电迁移 254

8-4电解质溶液的活度 257

一、电解质和离子的化学势 257

二、电解质和离子的活度及活度因子 258

三、离子的平均活度和平均活度因子 258

四、离子强度 259

8-5电池电动势 260

一、电极电势和电池电动势 260

二、可逆电池热力学 262

三、能斯特方程式（电动势与活度的关系） 264

四、可逆电极的种类 265

8-6电池电动势测定的应用 268

一、测定电池反应的热力学函数 268

二、求金属氧化物的分解压 269

三、测定电解质溶液的离子平均活度因子 269

四、测定溶液的pH值 270

五、电势滴定法 271

六、电势-pH图 272

七、判断反应趋势 272

8-7浓差电池 273

一、溶液浓差电池 273

二、电极浓差电池 274

三、固体电解质浓差电池 274

8-8不可逆电极过程 276

一、电化学反应的不可逆性——极化现象 276

二、超电势的种类及影响因素 277

三、电解过程的电解反应 278

8-9金属的电化学腐蚀原理与防护 280

一、腐蚀的电池作用 280

二、腐蚀的电解作用 281

三、金属的电化学保护 281

8-10化学电源 282

一、铅酸蓄电池 283

二、锂离子电池 283

三、燃料电池 284

科学家小传 284

思考题 285

习题 286

第九章 界面现象与分散系统 291

本章教学基本要求 291

9-1表面吉布斯函数 292

一、表面吉布斯函数与表面张力 292

二、表面热力学 294

三、影响表面张力的因素 296

四、固体的表面张力 298

9-2弯曲液面的表面现象 298

一、弯曲液面的附加压力——拉普拉斯方程 298

二、弯曲液面上的蒸气压——开尔文方程 300

三、微小晶体的溶解度 301

9-3新相生成与亚稳状态 302

一、微小液滴的蒸气压与过饱和蒸气 302

二、微小液滴的凝固点与过冷现象 302

三、微小晶粒的溶解度与过饱和溶液 303

四、微小气泡的产生与过热现象 303

五、亚稳状态 304

9-4固体表面的吸附作用 305

一、吸附类型 305

二、吸附热 306

三、吸附曲线 306

四、吸附等温式与吸附理论 308

五、毛细管凝聚现象 313

六、固体自溶液中吸附 313

七、吸附剂与吸附的应用 313

9-5溶液表面的吸附 314

一、溶液的表面张力 314

二、吉布斯理论 315

三、希施柯夫斯基公式 316

四、表面活性剂 317

9-6润湿现象 320

一、润湿的三种形式 320

二、接触角 322

三、毛细现象 324

四、润湿的应用 324

9-7分散系统的分类 326

9-8溶胶的制备和净化 327

一、溶胶的制备方法 327

二、溶胶的净化 328

9-9溶胶的光学性质 328

9-10溶胶的动力性质 329

一、布朗运动与扩散 329

二、沉降与沉降平衡 330

9-11溶胶的电学性质 330

一、双电层理论 330

二、溶胶的胶团结构 331

三、电动现象 332

9-12溶胶的稳定性和聚沉 334

一、溶胶的稳定性 334

二、溶胶的聚沉 335

9-13纳米材料 336

一、纳米材料及其分类 336

二、纳米材料的特性 336

三、纳米材料的制备 337

四、纳米材料的应用 338

科学家小传 339

思考题 340

习题 340

附录 342

Ⅰ基本物理常量 342

Ⅱ希腊字母表 342

元素的相对原子质量表 343

Ⅳ某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔熵、标准摩尔生成吉布斯函数及摩尔热容 344

Ⅴ某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓（25℃） 349

Ⅵ某些物质的相对焓［HB（T）—HB（298K）］（kJ·mol-1） 350

Ⅶ吉布斯能函数表 351

Ⅷ各种气体的平均热容Cp（kJ·mol-1·K-1） 352

主要参考书目 353