物理化学气体.ppt

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1、2023-4-1 欢 迎 走 进 物 理 化 学 2023-4-1物理化学物理化学 是从物质的物理现象与化学现象的联系入手，是从物质的物理现象与化学现象的联系入手， 探求探求化学化学变化基本规律的一门学科。变化基本规律的一门学科。 “用物理的理论、物理的实验手段用物理的理论、物理的实验手段”，探求化，探求化 学变化基本规律的一门学科。学变化基本规律的一门学科。研究目的研究目的 主要是为了解决生产实践和科学实验中向化学主要是为了解决生产实践和科学实验中向化学 提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更 好地驾驭化学，使之为生产真实服务。好地驾驭化学，使之为生产真

2、实服务。何谓物理化学何谓物理化学( (Physical chemistry)Physical chemistry)？绪论绪论2023-4-1物理化学物理化学理论基础理论基础化学化学 轻工轻工 材料材料 化工化工 农林农林 冶金冶金 医药医药 地质地质 热工热工 生物生物 0.1 0.1 概述概述2023-4-10.1 0.1 概述概述: :发展趋势发展趋势 宏宏 观观微微 观观 体体 相相表表 相相 静静 态态动动 态态 定定 性性定定 量量 纯化学纯化学交叉学科交叉学科2023-4-1化学学科的发展趋势 单用宏观的研究方法是不够的，只单用宏观的研究方法是不够的，只有深入到微观，研究分子、原子

3、层次的有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。结构与物性的关系。(1) 从宏观到微观从宏观到微观2023-4-1化学学科的发展趋势 在多相体系中，化学反应总是在表相在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，随着测试手段的进步，了解上进行，随着测试手段的进步，了解 表相反应的实际过程，推动表面化学表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。和多相催化的发展。 (2) 从体相到表相从体相到表相2023-4-1化学学科的发展趋势 经典热力学只研究平衡态和封闭体经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平

4、衡系或孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系的研究更具有实际意态的开放体系的研究更具有实际意义，自义，自1960年以来，逐渐形成了非年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。平衡态热力学这个学科分支。(3)从研究平衡态到研究非平衡态从研究平衡态到研究非平衡态2023-4-1化学学科的发展趋势 随着计算机技术的飞速发展，大大缩随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工短了数据处理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多以前只能模拟和自动记录，使许多以前只能 做做定性研究的课题现在可进行定量监测。定性研究的课题现在可进行定量监测。(4) 从定性到定量从定性到定量2023

5、-4-1化学学科的发展趋势 化学学科与其他学科以及化学内化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的成了许多极具生命力的交叉交叉科学，如科学，如生物化学、地球化学、天体化学、计生物化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化算化学、金属有机化学、物理有机化学等。学等。(5) 从单一学科到从单一学科到交叉交叉学科学科2023-4-1“无机化学和有机化学涉及化学家研究的物质无机化学和有机化学涉及化学家研究的物质”“分析化学是化学家的眼睛分析化学是化学家的眼睛”“物理化学是化学家的灵魂物理化学是化学家的灵魂”“一个有

6、物理化学头脑的化学工作者，在从事一个有物理化学头脑的化学工作者，在从事科研创新中会避免盲目性，没有理论指导下的科研创新中会避免盲目性，没有理论指导下的实验是盲目的实验。实验是盲目的实验。” 0.1 0.1 概述概述物理化学的地位物理化学的地位2023-4-1 物理化学具有对其它化学学科的 辅助作用。 观察问题、透过现象认识本质的 引伸作用。 对拓展思维、创新知识的 指导作用。 0.1 0.1 概述概述 凡是具有较好的物理化学素养的大学毕业生，凡是具有较好的物理化学素养的大学毕业生，适应能力强，后劲足。由于有较好的理论基础，他适应能力强，后劲足。由于有较好的理论基础，他们容易触类旁通、自学深造，

7、能较好适应工作的变们容易触类旁通、自学深造，能较好适应工作的变动，开辟新的研究阵地，从而有可能站在国际科技动，开辟新的研究阵地，从而有可能站在国际科技发展的前沿。发展的前沿。2023-4-10.1 0.1 概述概述 20 20世纪以来，在世纪以来，在135135位获得诺贝尔化学奖位获得诺贝尔化学奖的科学家中，的科学家中，有有8585位是物理化学工作者，约占位是物理化学工作者，约占63%63%。这说明物理化学造诣精湛的学者，其思。这说明物理化学造诣精湛的学者，其思维宽阔，探索深入，在各交叉学科之间，常能维宽阔，探索深入，在各交叉学科之间，常能碰撞出新的思想火花，创造出超前的科研成果碰撞出新的思想

8、火花，创造出超前的科研成果, ,而这种趋势还在增强。而这种趋势还在增强。2023-4-10.2 0.2 物理化学课程的内容物理化学课程的内容1 1 反应反应能量能量（化学热力学化学热力学 thermodynamics） 化学反应的方向和限度，解决某个预想反应是化学反应的方向和限度，解决某个预想反应是否能够进行，一旦进行否能够进行，一旦进行, ,到什么程度为止，反应进到什么程度为止，反应进行时的能量变化有多少，外界条件的改变对反应的行时的能量变化有多少，外界条件的改变对反应的方向和限度有什么影响。这些是化学热力学需解决方向和限度有什么影响。这些是化学热力学需解决的问题。的问题。 这门学科这门学科

9、采用宏观研究方法采用宏观研究方法。热力学：热力学：Possibility2023-4-10.20.2物理化学课程的内容物理化学课程的内容2 2 速度速度机理机理（化学动力学化学动力学 kinetics） 研究化学反应实际经历的历程和反应速率，以研究化学反应实际经历的历程和反应速率，以及外界因素对反应控制步骤的影响。这门学科称为及外界因素对反应控制步骤的影响。这门学科称为化学动力学。化学动力学。采用宏观和微观的研究方法。采用宏观和微观的研究方法。动力学：动力学：Feasibility例如：例如：H2+O2; HCl+NaOH2023-4-10.20.2物理化学课程的内容物理化学课程的内容 任何物

10、质的性质都是其结构特征的反映；反任何物质的性质都是其结构特征的反映；反之由其性质又可推测其结构。这门学科叫作结构之由其性质又可推测其结构。这门学科叫作结构化学，化学，采用微观的研究方法。采用微观的研究方法。3 3 性质性质结构结构（结构化学结构化学 structural chemistry） 根据物质结构的知识，在合成人们所需性能根据物质结构的知识，在合成人们所需性能的新材料方面提供方向和线索的新材料方面提供方向和线索2023-4-1 从量子力学的概念出发，建立微观粒子的薛从量子力学的概念出发，建立微观粒子的薛定谔方程，通过严格的数学推导，加入化学反应定谔方程，通过严格的数学推导，加入化学反应

11、实验参数，计算各类化学键能及各种效应，确定实验参数，计算各类化学键能及各种效应，确定化学物质的空间构型。这门学科叫作量子化学，化学物质的空间构型。这门学科叫作量子化学，采用微观的研究方法。采用微观的研究方法。4. 4. 原子原子键能键能构型构型（量子化学量子化学）0.20.2物理化学课程的内容物理化学课程的内容2023-4-1 物质的宏观性质都是大量微观粒子个性集合所物质的宏观性质都是大量微观粒子个性集合所表现出的统计平均的结果。宏观性质与微观性质有表现出的统计平均的结果。宏观性质与微观性质有本质的差别，是从量变到质变的过程。联系宏观性本质的差别，是从量变到质变的过程。联系宏观性质和微观性质的

12、科学桥梁，称为统计热力学。质和微观性质的科学桥梁，称为统计热力学。5. 5. 宏观宏观微观微观 （统计热力学统计热力学）0.20.2物理化学课程的内容物理化学课程的内容2023-4-1 化学现象与物理现象紧密相连，随着科学技术的发展，这种关系将更加密切； 化学反应的本质问题可以用物理的理论，数学的方法去解决。 涉及上述各方面内容的课程统称物理化学 或称为理论化学。化学热力学统计热力学量子化学结构化学化学动力学0.20.2物理化学课程的内容物理化学课程的内容2023-4-10.3 0.3 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法概念多概念多理论多理论多公式多公式多计算复杂计算复杂课程特点

13、课程特点 “三多一复杂三多一复杂”涉及物理、高等数学微积分涉及物理、高等数学微积分 2023-4-10.3 0.3 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法学习方法学习方法预习 听课 复习 练习参考书参考书懂 记 用有效学习物理化学简明教程物理化学简明教程 山东大学印永嘉等编山东大学印永嘉等编 物理化学物理化学 南京大学傅献彩等编南京大学傅献彩等编 物理化学物理化学 天津大学王正烈等编天津大学王正烈等编物理化学解题指导物理化学解题指导等等2023-4-10.3 0.3 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法 l多做习题多做习题, ,不要抄袭作业不要抄袭作业 l自己动手推导公式

14、自己动手推导公式, ,加深理解。加深理解。 注意公式的注意公式的适用条件适用条件 l勤于思考勤于思考如如: :泉水上放硬币泉水上放硬币, ,眼镜冬天起雾眼镜冬天起雾 学习方法学习方法2023-4-10.4 物理量的表示及运算物理量的表示及运算 物理化学是一门严格定量的科学，它经常用定物理化学是一门严格定量的科学，它经常用定量的公式来描述物理量间的关系，因此，正确掌握量的公式来描述物理量间的关系，因此，正确掌握物理量的表示方法及运算规则是学好物理化学的必物理量的表示方法及运算规则是学好物理化学的必要条件。要条件。 按照国际标准化组织（按照国际标准化组织（ISO）的建议，为了计量）的建议，为了计量

15、某物理量，首先须选定一个作为尺度的特殊物理量，某物理量，首先须选定一个作为尺度的特殊物理量，这就是该物理量的单位，这就是该物理量的单位，简称为单位简称为单位。然后再用计。然后再用计 量单位来量度该物理量，看看物理量中含有多少个量单位来量度该物理量，看看物理量中含有多少个 计量单位，计量单位，量和单位之比是数值，是纯数量和单位之比是数值，是纯数。2023-4-11. 物理量的表示单位数值物理量 QQQ量的符号量的符号 通常是拉丁字母或希腊字通常是拉丁字母或希腊字母，有时带有下标或其它说明母，有时带有下标或其它说明性标记。必须用斜体印刷，下性标记。必须用斜体印刷，下标是物理量也用斜体但其它说标是物

16、理量也用斜体但其它说明性标记用正体。明性标记用正体。单位符号单位符号 一般用小写字母，如一般用小写字母，如果单位的名称来源于人名果单位的名称来源于人名，则其第一字母用大写并，则其第一字母用大写并且应当用正体印刷。且应当用正体印刷。0.4 物理量的表示及运算物理量的表示及运算2023-4-11. 物理量的表示单位数值物理量 QQQPap101325kPap325.101单位物理量数值 QQQ 325.101akPp为了区别量本身和用特定单位表示的量的数值，为了区别量本身和用特定单位表示的量的数值， 应该用纯数作图或列表。应该用纯数作图或列表。0.4 物理量的表示及运算物理量的表示及运算2023-4-11. 物理量的表示 在列表时，在表头上说明这些数值时，一是要表明数值在列表时，在表头上说明这些数值时，一是要表明数值表示什么量，此外还要表明用的是什么单位。表示什么量，此外还要表明用的是什么单位。表表1 1 各种不同压力下各种不同压力下 HBr HBr 的密度的密度(273.15K)(273.15K)p p(kPa)(kPa)101.32101.3267.54767.54733.77333.