第二章热力学第一定律_百度文库
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第二章热力学第一定律|介​绍​热​力​学​定​律​的​课​件
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第三章 热力学第二定律|
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中国科学院大学2015年硕士考试大纲——825物理化学（乙）发布人：&&发布日期： 11:01&&共414人浏览
　　中国科学院大学硕士研究生入学考试
　　《物理化学（乙）》考试大纲
　　本《物理化学》（乙）考试大纲适用于报考中国科学院大学化工类专业的硕士研究生入学考试。物理化学是化学学科的重要分支，是整个化学学科和化工学科的理论基础。它从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律。物理化学课程的主要内容包括化学热力学（统计热力学）、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法，并具有综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
　　一、考试内容
　　（一）气体的PVT关系
　　1、理想气体状态方程
　　2、理想气体混合物
　　3、气体的液化及临界参数
　　4、真实气体状态方程
　　5、对应状态原理及普遍化压缩因子图
　　（二）热力学第一定律
　　1、热力学基本概念
　　2、热力学第一定律
　　3、恒容热、恒压热、焓
　　4、热容、恒容变温过程、恒压变温过程
　　5、焦耳实验，理想气体的热力学能、焓
　　6、气体可逆膨胀压缩过程
　　7、相变化过程
　　8、溶解焓及混合焓
　　9、化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓
　　10、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
　　11、节流膨胀与焦耳&汤姆逊效应
　　12、稳流过程的热力学第一定律及其应用
　　（三）热力学第二定律
　　1、卡诺循环
　　2、热力学第二定律
　　3、熵、熵增原理
　　4、单纯pVT变化熵变的计算
　　5、相变过程熵变的计算
　　6、热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算
　　7、亥姆霍兹函数和吉布斯函数
　　8、热力学基本方程
　　9、克拉佩龙方程
　　10、吉布斯&亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式
　　（四）多组分系统热力学
　　1、偏摩尔量
　　2、化学势
　　3、气体组分的化学势
　　4、拉乌尔定律和亨利定律
　　5、理想液态混合物
　　6、理想稀溶液
　　7、稀溶液的依数性
　　8、逸度与逸度因子
　　9、活度及活度因子
　　（五）化学平衡
　　1、化学反应的等温方程
　　2、理想气体化学反应的标准平衡常数
　　3、温度对标准平衡常数的影响
　　4、其它因素对理想气体化学平衡的影响
　　压力对于平衡转化率的影响；惰性组分对平衡转化率的影响；反应物的摩
　　5、真实气体反应的化学平衡
　　6、混合物和溶液中的化学平街
　　（六）相平衡
　　1、相律
　　2、杠杆规则
　　3、单组分系统相图
　　4、二组分理想液态混合物的气－液平衡相图
　　5、二组分真实液态混合物的气－液平衡相图
　　6、二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统的气－液平衡相图
　　7、二组分固态不互溶系统液－固平街相图
　　8、二组分固态互溶系统液－固平衡相图
　　9、生成化合物的二组分凝聚系统相图
　　10、三组分系统液－液平衡相图
　　（七）电化学
　　1、电解质溶液的导电机理及法拉第定律
　　2、离子的迁移数
　　3、电导、电导率和摩尔电导率
　　4、电解质的平均离子活度因子
　　5、可逆电池及其电动势的测定
　　6、原电池热力学
　　7、电极电势和液体接界电势
　　8、电极的种类
　　9、原电池设计举例
　　10、分解电压
　　11、极化作用
　　12、电解时的电极反应
　　（八）统计热力学初步
　　1、粒子各运动形式的能级及能级的简并度
　　2、能级分布的微态数及系统的总微态数
　　3、最概然分布与平衡分布
　　4、玻耳兹曼分布
　　5、粒子配分函数的计算
　　6、系统的热力学能与配分函数的关系
　　7、系统的摩尔定容热容与配分函数的关系
　　8、系统的熵与配分函数的关系
　　9、其它热力学函数与配分函数的关系
　　10、理想气体反应的标准平衡常数
　　（九）界面现象
　　1、界面张力
　　2、弯曲液面的附加压力及其后果
　　3、固体表面
　　4、液－固界面
　　5、溶液表面
　　（十）化学动力学
　　1、化学反应的反应速率及速率方程
　　2、速率方程的积分形式
　　3、速率方程的确定
　　4、温度对反应速率的影响
　　5、典型复合反应
　　6、复合反应速率的近似处理法
　　7、链反应
　　8、气体反应的碰撞理论
　　9、势能面与过渡状态理论
　　10、溶液中反应
　　11、多相反应
　　12、光化学
　　13、催化作用的通性
　　14、单相催化反应
　　15、多相催化反应
　　（十一）胶体化学
　　1、胶体系统的制备
　　2、胶体系统的光学性质
　　3、肢体系统的动力性质
　　4、溶胶系统的电学性质
　　5、溶胶的稳定与聚沉
　　6、悬浮液
　　7、乳状液
　　8、泡沫
　　9、气溶胶
　　10、高分子化合物溶液的渗透压和粘度
　　二、考试要求
　　（一）气体的PVT关系
　　掌握理想气体状态方程和混合气体的性质（道尔顿分压定律、阿马加分容定律）。了解实际气体的状态方程（范德华方程）。了解实际气体的液化和临界性质。了解对应状态原理与压缩因子图。
　　（二）热力学第一定律
　　明确热力学的一些基本概念，如体系、环境、状态、功、热、变化过程等。掌握热力学第一定律和内能的概念。熟知功与热正负号和取号惯例。明确准静态过程与可逆过程的意义及特征。明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。较熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程中的&DU、&DH、Q和W。能熟练应用生成热、燃烧热计算反应热。会应用盖斯定律和基尔霍夫定律进行一系列计算。了解卡诺循环的意义。
　　（三）热力学第二定律
　　明确热力学第二定律的意义及其与卡诺定理的联系。理解克劳修斯不等式的重要性。注意在导出熵函数的过程中，公式推导的逻辑推理。熟记热力学函数U、H、S、F、G的定义，明确其在特殊条件下的物理意义和如何利用它们判别过程变化的方向和平衡条件。较熟练地运用吉布斯－亥姆霍兹公式和克老修斯－克拉贝龙方程式。掌握熵的统计意义。了解热力学第三定律，明确规定熵的意义、计算及其应用。
　　（四）多组分系统热力学
　　熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系。掌握理想溶液定义、实质和通性。掌握拉乌尔定律和亨利定律。了解逸度和活度的概念，了解如何利用牛顿图求气体的逸度系数。明确偏摩尔量和化学势的意义。掌握表示溶液中各组分化学势的方法。了解稀溶液依数性公式推导和分配定律公式的推导和热力学处理溶液问题的一般方法。
　　（五）化学平衡
　　掌握反应等温式的应用。掌握均相和多相反应的平衡常数表示法。理解&DrGm0的意义，由&DrGm0估计反应的可能性。熟悉KP0、KP、KX、KC的意义、单位及其关系。了解平衡常数与温度、压力关系和惰性气体对平衡组成的影响，并掌握其计算方法。能根据标准热力学函数的数据计算平衡常数。了解同时平衡、反应耦合、近似计算等处理方法。
　　（六）相平衡
　　掌握相、组分数和自由度的定义。了解相律的推导过程及其在相图中的应用。掌握杠杆规则在相图中的应用。在双液系中以完全互溶的双液系为重点掌握P－X图和T－X图。在二组分液&固体系中，以简单共熔物的相图为重点，掌握相图的绘制及其应用。对三组分体系，了解水盐体系相图的应用，了解相图在萃取过程中的应用。
　　（七）电化学
　　掌握电导率、摩尔电导率的意义及其与溶液浓度的关系。了解离子独立移动定律及电导测定的一些应用。熟悉迁移数与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。掌握电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法。了解电解质溶液理论（主要是离子氛的概念），并会使用德拜－休克尔极限公式。掌握电动势与&DrGm的关系，熟悉电极电势的符号惯例。熟悉标准电极电势及其应用（包括氧化能力的估计，平衡常数的计算等）。对于所给的电池能熟练、正确地写出电极反应和电池反应并能计算其电动势。明确温度对电动势的影响及&DrHm和&DrSm的计算。了解分解电压的意义。了解产生极化作用的原因。
　　（八）统计热力学初步
　　了解用最概然分布的微观状态数代替整个体系的微观状态数的原因。明确配分函数定义及其物理意义。了解定位体系与非定位体系的热力学函数的差别。了解平动、转动、振动配分函数及其对热力学函数的贡献。
　　（九）界面现象
　　掌握表面吉布斯函数、表面张力的概念，了解表面张力与温度的关系。掌握弯曲表面的附加压力产生的原因及其与曲率半径的关系，会使用杨&拉普拉斯公式进行简单计算。了解弯曲表面上的蒸气压，学会使用Kelvin公式。理解吉布斯吸附等温式及各项的物理意义，并能进行简单的计算。了解表面活性物质结构特性、表面活性剂的分类及其应用。了解液&固界面的铺展与润湿现象。理解气&固表面的吸附本质、吸附等温线的主要类型和吸附热力学。
　　（十）化学动力学
　　掌握等容反应速率的表示法、基元反应、反应级数、反应分子数等基本概念。掌握具有简单级数的反应的速率方程和特征，并能够由实验数据确定简单反应的级数。对三种典型的复杂反应（对峙反应、平行反应和连串反应），掌握其各自的特点，并能对其中比较简单的反应能写出反应速率与浓度关系的微分式。明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，计算Ea、A、k等物理量。掌握链反应的特点。掌握稳态近似法、平衡态法和速控步骤法等近似处理方法。理解碰撞理论和过渡状态理论。了解溶液中反应的特点和溶剂、电解质对反应速率的影响。了解催化反应的特点和常见催化反应的类型。了解光化学反应的特点。
　　（十一）胶体化学
　　掌握胶体分散体系的动力性质、光学性质、电学性质等方面的特点，能利用这些特点对胶体粒子大小、带电情况等方面分析并能应用于实践。了解溶胶稳定性特点及电解质对溶胶稳定性的影响，能判断电解质聚沉能力的大小。了解乳状液的种类、乳化剂的作用及在工业和日常生活中的应用。了解大分子溶液与溶胶的异同点。了解唐南平衡。
　　三、主要参考书
　　《物理化学》上、下册（第四版），天津大学物理化学教研室所编，高等教育出版社，2001年。
　　四、说明
　　主要题型可能有：是非题、选择题、填空题、简答题、计算题、综合题等。
　　编制单位：中国科学院大学
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热力学第一定律-讲稿_百度文库
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物理化学课件
热力学第一定律-讲稿|物​理​化​学​第​二​版​ ​沈​文​霞​
​
​基​础
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书书名名：物理化学（第5版）上册出 版 社：高等教育出版社作作者者：南京大学傅献彩等编适用学科：化工制药书书号号：978-7-04-出版时间：定定价价：41.40元标标签签：内容简介　　本书是在第四版的基础上,遵照教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会2004年通过的“化学专业和应用化学专业化学教学基本内容”进行了适当的调整和增删。全书重点阐述了物理化学的基本概念和基本理论,同时考虑到不同读者的需要也适当介绍了一些与学科发展趋势有关的前沿内容。各章附有扩展阅读的参考文献和书目,拓宽了教材的深度和广度。为便于读者巩固所学到的知识,提高解题能力,同时也为了便于自学,书中编入了较多的例题,每章末分别有复习题和习题,供读者练习之用。全书采用以国际单位制(SI)单位为基础的“中华人民共和国法定计量单位”和国家标准(GB—93)所规定的符号。
　　全书分上、下两册,共14章。上册内容包括:气体,热力学第一定律,热力学第二定律,多组分系统热力学,相平衡,化学平衡和统计热力学基础。下册内容包括:电解质溶液,可逆电池电动势的测定和应用,电解和极化,化学动力学基础,表面化学和胶体分散系统等。
　　即将与本书配套出版的有:学习与解题指导书,多媒体电子教案,多媒体网络课程等,形成一套新型的立体教材。
　　本书可作为理科化学专业物理化学课程的教材,也可供高等师范院校和工科院校的有关系科参考使用。目
录目　　录
　§0.1　物理化学的建立与发展
　§0.2　物理化学的目的和内容
　§0.3　物理化学的研究方法
　§0.4　物理化学课程的学习方法
　课外参考读物
第一章　气体
　§1.1　气体分子动理论
　　气体分子动理论的基本公式
　　压力和温度的统计概念
　　气体分子运动公式对几个经验定律的说明
　　分子平均平动能与温度的关系
　§1.2　摩尔气体常数(R)
　§1.3　理想气体的状态图
　§1.4　分子运动的速率分布
　　Maxwell速率分布定律
　?Maxwell速率分布函数的推导
　　分子速率的三个统计平均值——最概然速率、数学平均速率与根均方速率
　?气体分子按速率分布的实验验证——分子射线束实验
　§1.5　分子平动能的分布
　§1.6　气体分子在重力场中的分布
　§1.7　分子的碰撞频率与平均自由程
　　分子的平均自由程
　　分子的互碰频率
　　分子与器壁的碰撞频率
　　分子的隙流
　§1.8　实际气体
　　实际气体的行为
　　vanderWaals方程式
　　其他状态方程式
　§1.9　气液间的转变——实际气体的等温线和液化过程
　　气体与液体的等温线
　　vanderWaals方程式的等温线
　　对比状态和对比状态定律
　§1.10　压缩因子图——实际气体的有关计算
?§1.11　分子间的相互作用力
　本章基本要求
　课外参考读物
第二章　热力学第一定律
　§2.1　热力学概论
　　热力学的基本内容
　　热力学的方法和局限性
　§2.2　热平衡和热力学第零定律——温度的概念
　§2.3　热力学的一些基本概念
　　系统与环境
　　系统的性质
　　热力学平衡态
　　状态函数
　　状态方程
　　过程和途径
　　热和功
　§2.4　热力学第一定律
　§2.5　准静态过程与可逆过程
　　功与过程
　　准静态过程
　　可逆过程
　§2.6　焓
　§2.7　热容
　§2.8　热力学第一定律对理想气体的应用
　　理想气体的热力学能和焓——GayLussacJoule实验
　　理想气体的Cp与CV之差
　　绝热过程的功和过程方程式
　§2.9　Carnot循环
　　Carnot循环
　　热机效率
　　冷冻系数
　§2.10　JouleThomson效应——实际气体的ΔU和ΔH
　　JouleThomson效应
　　实际气体的ΔU和ΔH
　§2.11　热化学
　　化学反应的热效应——等压热效应与等容热效应
　　反应进度
　　标准摩尔焓变
　§2.12　Hess定律
　§2.13　几种热效应
　　标准摩尔生成焓
　　自键焓估算反应焓变
　　标准摩尔离子生成焓
　　标准摩尔燃烧焓
　?溶解热和稀释热
　§2.14　反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律
　§2.15　绝热反应——非等温反应
?§2.16　热力学第一定律的微观诠释
　　热力学能
　　热容——能量均分原理
?§2.17　由热力学第零定律导出温度的概念
?§2.18　关于以J(焦耳)作为能量单位的说明
　本章基本要求
　课外参考读物
第三章　热力学第二定律
　§3.1　自发变化的共同特征——不可逆性
　§3.2　热力学第二定律
　§3.3　Carnot定理
　§3.4　熵的概念
　§3.5　Clausius不等式与熵增加原理
　　Clausius不等式——热力学第二定律的数学表达式
　　熵增加原理
　§3.6　热力学基本方程与TS图
　　热力学的基本方程——热力学第一定律和第二定律的联合公式
　　TS图及其应用
　§3.7　熵变的计算
　　等温过程中熵的变化值
　　非等温过程中熵的变化值
　§3.8　熵和能量退降
　§3.9　热力学第二定律的本质和熵的统计意义
　　热力学第二定律的本质
　　熵和热力学概率的关系——Boltzmann公式
　§3.10　Helmholtz自由能和Gibbs自由能
　　Helmholtz自由能
　　Gibbs自由能
　§3.11　变化的方向与平衡条件
　§3.12　ΔG的计算示例
　　等温物理变化中的ΔG
　　化学反应中的ΔrGm———化学反应等温式
　§3.13　几个热力学函数间的关系
　　基本公式
　　特性函数
　　Maxwell关系式及其应用
　　Gibbs自由能与温度的关系——GibbsHelmholtz方程
　　Gibbs自由能与压力的关系
　§3.14　热力学第三定律与规定熵
　　热力学第三定律
　　规定熵值
　　化学反应过程的熵变计算
?§3.15　绝对零度不能达到原理——热力学第三定律的另一种表述法
?§3.16　不可逆过程热力学简介
　　局域平衡
　　熵产生和熵流
　　最小熵产生原理
　　Onsager倒易关系
　　耗散结构和自组织现象
?§3.17　信息熵浅释
　　Maxwell妖与信息
　本章基本要求
　课外参考读物
第四章　多组分系统热力学及其在溶液中的应用
　§4.1　引言
　§4.2　多组分系统的组成表示法
　§4.3　偏摩尔量
　　偏摩尔量的定义
　　偏摩尔量的加和公式
　?偏摩尔量的求法
　　GibbsDuhem公式——系统中偏摩尔量之间的关系
　§4.4　化学势
　　化学势的定义
　　化学势在相平衡中的应用
　　化学势与温度、压力的关系
　§4.5　气体混合物中各组分的化学势
　　理想气体及其混合物的化学势
　　非理想气体混合物的化学势——逸度的概念
　　逸度因子的求法
　§4.6　稀溶液中的两个经验定律
　　Raoult定律
　　Henry定律
　§4.7　理想液态混合物
　　理想液态混合物的定义
　　理想液态混合物中任一组分的化学势
　　理想液态混合物的通性
　§4.8　理想稀溶液中任一组分的化学势
　§4.9　稀溶液的依数性
?§4.10　DuhemMargule公式
　§4.11　活度与活度因子
　　非理想液态混合物中各组分的化学势——活度的概念
　　非理想稀溶液
　　双液系中活度因子之间的关系
　?活度和活度因子的求法
?§4.12　渗透因子和超额函数
　　溶剂A的渗透因子
　　超额函数
　§4.13　分配定律——溶质在两互不相溶液相中的分配
?§4.14　理想液态混合物和理想稀溶液的微观说明
　　理想液态混合物的微观说明
　　理想稀溶液的微观说明
?§4.15　绝对活度
　本章基本要求
　课外参考读物
第五章　相平衡
　§5.1　引言
　§5.2　多相系统平衡的一般条件
　§5.3　相律
　§5.4　单组分系统的相平衡
　　单组分系统的两相平衡——Clapeyron方程
　　外压与蒸气压的关系——不活泼气体对液体蒸气压的影响
　　水的相图
　?硫的相图
　　超临界状态
　§5.5　二组分系统的相图及其应用
　　理想的二组分液态混合物——完全互溶的双液系
　　杠杆规则
　　蒸馏(或精馏)的基本原理
　　非理想的二组分液态混合物
　　部分互溶的双液系
　　不互溶的双液系——蒸汽蒸馏
　　简单的低共熔二元相图
　　形成化合物的系统
　?气固态的平衡图——水合物(固)的解离平衡图
　　液、固相都完全互溶的相图
　　固态部分互溶的二组分相图
　　区域熔炼
　§5.6　三组分系统的相图及其应用
　　等边三角形坐标表示法
　　部分互溶的三液体系统
　　二固体和一液体的水盐系统
　　三组分低共熔系统的相图
　?直角坐标表示法
?§5.7　二级相变
?§5.8　铁碳系统的相图
　本章基本要求
　课外参考读物
第六章　化学平衡
　§6.1　化学反应的平衡条件——反应进度和化学反应的亲和势
　　化学反应的平衡条件和反应进度ξ的关系
　　化学反应的亲和势
　§6.2　化学反应的平衡常数和等温方程式
　　气相反应的平衡常数——化学反应的等温方程式
　　溶液中反应的平衡常数
　§6.3　平衡常数的表示式
　§6.4　复相化学平衡
　§6.5　标准摩尔生成Gibbs自由能
　　标准状态下反应的Gibbs自由能变化值ΔrG砓m
　　标准摩尔生成Gibbs自由能
　　Ellingham图
　§6.6　温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
　　温度对化学平衡的影响
　　压力对化学平衡的影响
　　惰性气体对化学平衡的影响
　§6.7　同时化学平衡
　§6.8　反应的耦合
　§6.9　近似计算
?§6.10　生物能学简介
　　生物化学中的标准态
　　ATP的水解
　　糖酵解
　本章基本要求
　课外参考读物
第七章　统计热力学基础
　§7.1　概论
　　统计热力学的研究方法和目的
　　统计系统的分类
　　统计热力学的基本假定
　§7.2　Boltzmann统计
　　定位系统的最概然分布
　　α,β值的推导
　　Boltzmann公式的讨论——非定位系统的最概然分布
　　Boltzmann公式的其他形式
　　撷取最大项法及其原理
?§7.3　BoseEinstein统计和FermiDirac统计
　　BoseEinstein统计
　　FermiDirac统计
　　三种统计的比较
　§7.4　配分函数
　　配分函数的定义
　　配分函数与热力学函数的关系
　　配分函数的分离
　§7.5　各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献
　　原子核配分函数
　　电子配分函数
　　平动配分函数
　　单原子理想气体的热力学函数
　　转动配分函数
　　振动配分函数
?§7.6　晶体的热容问题
　§7.7　分子的全配分函数
　§7.8　用配分函数计算ΔrG砓m和反应的平衡常数
　　化学平衡系统的公共能量标度
　　从自由能函数计算平衡常数
　　热函函数
　　从配分函数求平衡常数
　本章基本要求
　课外参考读物
　主要参考书目
　Ⅰ.数学复习
　　1.微分
　　2.偏微分和全微分
　　3.几种常用偏微分之间的关系式
　　4.完全微分
　　5.热力学基本关系式的记忆法
　　6.Bridgman的偏微分等式表示法
　　7.Stirling(斯特林)近似公式
　　8.Euler(欧勒)齐函数定理
　　9.Lagrange(拉格朗日)乘因子法
　　10.泰勒(Taylor)级数
　　11.排列组合公式
　Ⅱ.常用的数学公式
　　1.微分
　　2.积分
　　3.函数展成级数形式
　Ⅲ.国际单位制
　　表1　国际单位制基本单位
　　表2　国际单位制辅助单位
　　表3　具有专门名词的SI导出单位
　　表4　由于人类健康安全防护需要而确定的具有专门名称的SI导出单位
　　表5　SI词头
　　表6　国家选定的非国际单位制单位
　　表7　用于构成十进倍数和分数单位的词头
　Ⅳ.其他表值
　　表8　希腊字母表
　　表9　基本常数
　　表10　压力、体积和能量的单位及其换算
　　　能量的单位及换算
　　　压力的单位及换算
　　表11　元素的相对原子质量表(1997)
　　表12　一些气体的vanderWaals常数
　　表13　一些物质的临界参数
　　表14　一些气体的摩尔定压热容与温度的关系
　　表15　一些有机化合物的标准摩尔燃烧焓
　　表16　一些物质的热力学数据表值　物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔熵、标准摩尔生成Gibbs自由能及标准摩尔定压热容
　　表17　一些物质的自由能函数
　　表18　水溶液中某些离子的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs自由能、标准摩尔熵及标准摩尔定压热容
　　表19　本书所用符号名称
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