1、物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)中的一個(gè)學(xué)科。物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)中的一個(gè)學(xué)科。物理化學(xué)運(yùn)用物理學(xué)、數(shù)學(xué)等根底科學(xué)的物理化學(xué)運(yùn)用物理學(xué)、數(shù)學(xué)等根底科學(xué)的實(shí)際和實(shí)驗(yàn)方法，研討化學(xué)變化包括相變實(shí)際和實(shí)驗(yàn)方法，研討化學(xué)變化包括相變化和化和pVTpVT變化中的平衡和速率的規(guī)律，以及變化中的平衡和速率的規(guī)律，以及這些規(guī)律與物質(zhì)微觀構(gòu)造的關(guān)系。它是化這些規(guī)律與物質(zhì)微觀構(gòu)造的關(guān)系。它是化學(xué)科學(xué)的實(shí)際根底學(xué)科學(xué)的實(shí)際根底物理化學(xué)是從物理景象和化學(xué)景物理化學(xué)是從物理景象和化學(xué)景象的聯(lián)絡(luò)找出物量變化的根本原理的象的聯(lián)絡(luò)找出物量變化的根本原理的一門(mén)學(xué)科。即是從研討物理景象和化一門(mén)學(xué)科。即是從研討物理景象和化學(xué)景象之間的相互聯(lián)絡(luò)入手

2、來(lái)探求化學(xué)景象之間的相互聯(lián)絡(luò)入手來(lái)探求化學(xué)運(yùn)動(dòng)中具有普遍性的根本規(guī)律的一學(xué)運(yùn)動(dòng)中具有普遍性的根本規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。門(mén)學(xué)科。平衡規(guī)律平衡規(guī)律當(dāng)系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)由當(dāng)系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)由于條件改動(dòng)而變?yōu)榱硪粋€(gè)平衡態(tài)時(shí)，能量、于條件改動(dòng)而變?yōu)榱硪粋€(gè)平衡態(tài)時(shí)，能量、體積和各物質(zhì)的數(shù)量變化的規(guī)律。體積和各物質(zhì)的數(shù)量變化的規(guī)律。速率規(guī)律速率規(guī)律熱量、動(dòng)量和物質(zhì)的傳熱量、動(dòng)量和物質(zhì)的傳送以及化學(xué)反響中的各物質(zhì)的數(shù)量隨時(shí)間送以及化學(xué)反響中的各物質(zhì)的數(shù)量隨時(shí)間變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。物理化學(xué)研討：物理化學(xué)研討：物理化學(xué)的框架：物理化學(xué)的框架：三個(gè)層次三個(gè)層次宏觀，從微觀到宏觀，微觀宏觀，從微觀到宏觀，微觀兩個(gè)部分兩個(gè)

3、部分普遍規(guī)律，物質(zhì)特性普遍規(guī)律，物質(zhì)特性三種方法三種方法實(shí)驗(yàn)，閱歷半閱歷，實(shí)際實(shí)驗(yàn)，閱歷半閱歷，實(shí)際平衡和速率是制備和性能研討中最根平衡和速率是制備和性能研討中最根本的問(wèn)題。對(duì)于化工包括冶金、輕工來(lái)說(shuō)，本的問(wèn)題。對(duì)于化工包括冶金、輕工來(lái)說(shuō)，有利的平衡和速率是實(shí)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)和資料有利的平衡和速率是實(shí)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)和資料的大規(guī)模消費(fèi)的前提。前者決議實(shí)際的產(chǎn)的大規(guī)模消費(fèi)的前提。前者決議實(shí)際的產(chǎn)率，后者決議實(shí)踐的產(chǎn)量。率，后者決議實(shí)踐的產(chǎn)量。 框架是聯(lián)絡(luò)眾多詳細(xì)內(nèi)容的邏輯構(gòu)造，學(xué)框架是聯(lián)絡(luò)眾多詳細(xì)內(nèi)容的邏輯構(gòu)造，學(xué)習(xí)一門(mén)學(xué)科，最重要的就是掌握它的框架。習(xí)一門(mén)學(xué)科，最重要的就是掌握它的框架。 有了框架，熟習(xí)了

4、典型的內(nèi)容，以后經(jīng)過(guò)有了框架，熟習(xí)了典型的內(nèi)容，以后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自學(xué)，就可以掌握廣博而貫穿的知識(shí)，并長(zhǎng)期的自學(xué)，就可以掌握廣博而貫穿的知識(shí)，并用來(lái)進(jìn)展發(fā)明性的任務(wù)。用來(lái)進(jìn)展發(fā)明性的任務(wù)。 以后在學(xué)習(xí)每一章時(shí)，還要引見(jiàn)每一章的以后在學(xué)習(xí)每一章時(shí)，還要引見(jiàn)每一章的框架，特別是如何從實(shí)驗(yàn)得到閱歷方程，再籠統(tǒng)框架，特別是如何從實(shí)驗(yàn)得到閱歷方程，再籠統(tǒng)出假設(shè)和模型，最后上升為實(shí)際的過(guò)程，以及實(shí)出假設(shè)和模型，最后上升為實(shí)際的過(guò)程，以及實(shí)際如何運(yùn)用。際如何運(yùn)用。1.1.物質(zhì)的形狀物質(zhì)的形狀 三種主要的聚集形狀三種主要的聚集形狀 氣體氣體g、液體、液體l和固體和固體s 氣體和液體氣體和液體流體流體fl 液體和固

5、體液體和固體凝聚相凝聚相cd 液晶液晶由棒狀或扁盤(pán)狀分子構(gòu)成的物質(zhì)由棒狀或扁盤(pán)狀分子構(gòu)成的物質(zhì)能夠處于的一種特殊的形狀。有流動(dòng)性，但分能夠處于的一種特殊的形狀。有流動(dòng)性，但分子有明顯的取向，具有能產(chǎn)生光的雙折射等晶子有明顯的取向，具有能產(chǎn)生光的雙折射等晶體的特性體的特性2.2.決議物質(zhì)聚集形狀的要素決議物質(zhì)聚集形狀的要素 物質(zhì)是由分子構(gòu)成的。物質(zhì)是由分子構(gòu)成的。 一方面分子處于永不休止的熱運(yùn)動(dòng)之中一方面分子處于永不休止的熱運(yùn)動(dòng)之中, , 主要是分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，主要是分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，無(wú)序無(wú)序的原因；的原因； 另一方面，分子間存在著色散力、偶竭另一方面，分子間存在著色散力、偶竭力和

6、誘導(dǎo)力，有時(shí)還能夠有氫鍵或電荷轉(zhuǎn)移，力和誘導(dǎo)力，有時(shí)還能夠有氫鍵或電荷轉(zhuǎn)移，電子云之間還存在著斥力，電子云之間還存在著斥力，使分子趨向于使分子趨向于有序陳列。有序陳列。3.3.兩類最根本的宏觀平衡性質(zhì)兩類最根本的宏觀平衡性質(zhì) pVT pVT 關(guān)系，即一定數(shù)量物質(zhì)的壓力關(guān)系，即一定數(shù)量物質(zhì)的壓力、體積和溫度間的依賴關(guān)系。、體積和溫度間的依賴關(guān)系。 熱性質(zhì)，主要是熱容、相變熱、生成熱性質(zhì)，主要是熱容、相變熱、生成熱、熄滅熱等；熵也是一個(gè)重要的熱性質(zhì)。熱、熄滅熱等；熵也是一個(gè)重要的熱性質(zhì)。它們是在宏觀層次運(yùn)用熱力學(xué)實(shí)際研討它們是在宏觀層次運(yùn)用熱力學(xué)實(shí)際研討平衡規(guī)律時(shí)，必需結(jié)合或輸入的物質(zhì)特性。平衡規(guī)

7、律時(shí)，必需結(jié)合或輸入的物質(zhì)特性。4.4.獲得物質(zhì)特性有三種方法獲得物質(zhì)特性有三種方法(1) 直接實(shí)驗(yàn)測(cè)定直接實(shí)驗(yàn)測(cè)定 pVT關(guān)系測(cè)定，量熱關(guān)系測(cè)定，量熱實(shí)驗(yàn)；光譜法測(cè)定分子的離解熱等。實(shí)驗(yàn)；光譜法測(cè)定分子的離解熱等。(2) 閱歷半閱歷方法閱歷半閱歷方法 構(gòu)作具有一定實(shí)際構(gòu)作具有一定實(shí)際根底又經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化的半閱歷模型，或是根底又經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化的半閱歷模型，或是有一定物理意義的閱歷模型。有一定物理意義的閱歷模型。(3) 實(shí)際方法實(shí)際方法 需求運(yùn)用統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子需求運(yùn)用統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)，屬于更深化的層次，即從微觀到宏力學(xué)，屬于更深化的層次，即從微觀到宏觀層次以及微觀層次的任務(wù)。觀層次以及微觀層次的任

8、務(wù)。系統(tǒng)系統(tǒng)所研討的對(duì)象所研討的對(duì)象( (物質(zhì)和空間物質(zhì)和空間) )環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)以外有關(guān)的物質(zhì)和空間系統(tǒng)以外有關(guān)的物質(zhì)和空間分界面分界面系統(tǒng)與環(huán)境由實(shí)踐或想象的界系統(tǒng)與環(huán)境由實(shí)踐或想象的界面分開(kāi)面分開(kāi)(1)(1)封鎖系統(tǒng)封鎖系統(tǒng)有能量得失，無(wú)物質(zhì)進(jìn)出有能量得失，無(wú)物質(zhì)進(jìn)出(2)(2)敞開(kāi)系統(tǒng)敞開(kāi)系統(tǒng)有能量得失，有物質(zhì)進(jìn)出有能量得失，有物質(zhì)進(jìn)出(3)(3)孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)無(wú)能量得失，無(wú)物質(zhì)進(jìn)出無(wú)能量得失，無(wú)物質(zhì)進(jìn)出1.系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境 相：系統(tǒng)中具有完全國(guó)一樣的物理性質(zhì)和相：系統(tǒng)中具有完全國(guó)一樣的物理性質(zhì)和化學(xué)組成的均勻部分?；瘜W(xué)組成的均勻部分。 單相系統(tǒng)單相系統(tǒng) 多相系統(tǒng)多相系統(tǒng) 運(yùn)用相這

9、一概念時(shí)運(yùn)用相這一概念時(shí), ,并不要求它在空間并不要求它在空間中延續(xù)存在。中延續(xù)存在。2.形狀和形狀函數(shù)形狀和形狀函數(shù)形狀形狀系一致切性質(zhì)的總和系一致切性質(zhì)的總和 如非特別指明，形狀即指平衡態(tài)如非特別指明，形狀即指平衡態(tài) 平衡態(tài)平衡態(tài)如不改動(dòng)環(huán)境條件，系統(tǒng)各如不改動(dòng)環(huán)境條件，系統(tǒng)各部分在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生任何變化。部分在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生任何變化。 形狀形狀 非平衡態(tài)非平衡態(tài)或遲或早會(huì)發(fā)生變化?；蜻t或早會(huì)發(fā)生變化。 (1) 熱平衡熱平衡 thermal equilibrium(2) 力平衡力平衡 mechanical equilibrium(3) 相平衡相平衡 phase equilibrium(

10、4) 化學(xué)平衡化學(xué)平衡 chemical equilibrium平衡態(tài)的條件平衡態(tài)的條件2.形狀和形狀函數(shù)形狀和形狀函數(shù)形狀函數(shù)：由形狀形狀函數(shù)：由形狀( (平衡態(tài)平衡態(tài)) )單值決議的性質(zhì)，統(tǒng)稱為形單值決議的性質(zhì)，統(tǒng)稱為形狀函數(shù)狀函數(shù)根本特征：形狀一定根本特征：形狀一定, ,形狀函形狀函數(shù)也一定；假設(shè)形狀發(fā)生變數(shù)也一定；假設(shè)形狀發(fā)生變化化, ,那么形狀函數(shù)的變化僅決那么形狀函數(shù)的變化僅決議于系統(tǒng)的初態(tài)和終態(tài)議于系統(tǒng)的初態(tài)和終態(tài), ,與所與所閱歷的詳細(xì)過(guò)程無(wú)關(guān)。閱歷的詳細(xì)過(guò)程無(wú)關(guān)。h2h1h假設(shè)有一個(gè)變量，只決議于系統(tǒng)的初終形假設(shè)有一個(gè)變量，只決議于系統(tǒng)的初終形狀，而與所閱歷的詳細(xì)過(guò)程無(wú)關(guān)，那

11、么它一定狀，而與所閱歷的詳細(xì)過(guò)程無(wú)關(guān)，那么它一定對(duì)應(yīng)著一個(gè)形狀函數(shù)的變化。對(duì)應(yīng)著一個(gè)形狀函數(shù)的變化。如能證明某函數(shù)的無(wú)限小變化是全微分，如能證明某函數(shù)的無(wú)限小變化是全微分，那么它必定是一個(gè)形狀函數(shù)。那么它必定是一個(gè)形狀函數(shù)。設(shè)：形狀函數(shù)設(shè)：形狀函數(shù)X X發(fā)生無(wú)限小變化發(fā)生無(wú)限小變化 dX dX那么有：那么有： 2112dXXXXXX 0dX3. 可以直接察看或丈量的四個(gè)根本的形狀函數(shù)可以直接察看或丈量的四個(gè)根本的形狀函數(shù) 壓力壓力 p 單位面積上的力。單位面積上的力。 單位：?jiǎn)挝唬篜a 體積體積 V 物質(zhì)所占據(jù)的空間。單位：物質(zhì)所占據(jù)的空間。單位：m3 溫度溫度 T 物質(zhì)冷熱程度的度量。單位：

12、物質(zhì)冷熱程度的度量。單位：K 物質(zhì)的量物質(zhì)的量 n 物質(zhì)中指定的根本單元的數(shù)物質(zhì)中指定的根本單元的數(shù)目除以阿伏加德羅常數(shù)：目除以阿伏加德羅常數(shù)：LNn/BB )CuSO(mol14)Al(NOmol133)CuSO21(mol14)Al(NO31mol133= 2= 3硫硫酸酸銅銅mol1硝硝酸酸鋁鋁mol14.強(qiáng)度性質(zhì)和廣延性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)和廣延性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)與系統(tǒng)物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)，表與系統(tǒng)物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)，表現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)系統(tǒng)“質(zhì)的特征質(zhì)的特征廣延性質(zhì)廣延性質(zhì)與系統(tǒng)所含物質(zhì)的數(shù)量成正與系統(tǒng)所含物質(zhì)的數(shù)量成正比，表現(xiàn)系統(tǒng)比，表現(xiàn)系統(tǒng)“量的特征。量的特征。摩爾性質(zhì)摩爾性質(zhì)廣延性質(zhì)除以物質(zhì)的量廣延性質(zhì)除以物質(zhì)的量5.形狀方程形狀方程形狀方