《热力学概念》PPT课件

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1、物理化学（PhysicalChemistry）中南大学化学化工学院程新园xycheng@csu.edu.cn物理化学的课时安排本课程总课时为64学时使用教材《工科大学化学》上册，第4、5、6、7、8、9、10、11、12章理论考试占70分,平时占30分（包括听课、作业）第4章化学热力学基本定律与函数12学时教学课时安排第5章溶液体系热力学与化学势4学时第6章化学平衡热力学原理4学时第7章化学动力学12学时第8章电解质溶液6学时第9章可逆原电池6学时第10章电极过程4学时第11章表面化学与胶体化学8学时第12章相平衡8学时参考书1．《物理化学

2、》，南京大学物理化学教研室，傅献彩等，高等教育出版社2．《物理化学学习指导》，南京大学化学化工学院,孙德坤等3．《物理化学》，华东理工大学物理化学教研室，胡英等，高等教育出版社什么是物理化学？物理化学—-从研究物理变化和化学变化的联系入手探求化学变化的基本规律的一门科学。研究方法—-物理的方法：热力学方法、量子力学方法、统计力学方法既用数学演绎逻辑推理，引出一些热力学函数，用热力学函数的变化来推断反应的方向。绪论一、物理化学的任务和内容物理化学的研究内容有三个方面1、化学变化方向、限度化学热力学宏观2、速度和机理化学动力学宏观、微观3、性质

3、和结构结构化学微观化学热力学应用于溶液、化学平衡、电化学、表面化学、相平衡化学动力学在电极过程和表面化学中有重要应用二、物理化学在日常生活中的地位3、海上航行的船舶，在船底四周镶嵌锌块1、空调的工作原理2、药物有效期的确定，药物用量，每日给药量的确定4、荷花为什么能出污泥而不染，叶子上的露珠为什么是圆的，参天大树如何将地下水送至树冠等5、下雪天运送硫酸需稀释以降低凝固点，工人往道路上洒盐防止雪冻结三、物理化学在材料科学的地位和作用合金的阳极溶解过程在金属材料学中普遍应用，要有扎实的电化学基础。极化曲线应用极广。材料热力学是材料科学的重要基础

4、之一，既热力学基本原理在材料学中的应用；并对材料中的一些物理现象进行热力学分析相平衡在材料科学中有重要应用，贵重金属的分离，需要扎实的相平衡、表面化学知识对材料表面腐蚀过程中物理化学反应机制的研究，有助于发展更为有效的材料表面防护方法。2007年诺贝尔化学奖得主格哈德.埃特尔（德国）因其在现代表面化学领域的贡献。材料的许多重要物理、化学过程首先发生在表面，材料的破坏和失效也首先起源于表面和界面。需要从研究材料界面的各种物理化学过程入手而达到改变材料性能的目的。航天员上太空所穿衣服如何耐得住高温，对其材质有很高要求进行固体材料界面研究需要有较

5、强的化学热力学知识、表面化学知识许多有色金属及稀有金属的冶炼和精炼采用电解的方法，如铝、镁、钾、钠、铪、锂等都由电解冶炼得到。化学电源是电化学在工业上的一个重要应用，锌锰干电池日常应用很广泛；随着燃料电池、新型高能电池、微型电池的研制、开发，化学电源在宇航、通信、生化、医学等领域得到了越来越广泛的应用。四、物理化学的学习方法准确理解基本概念、定律、数学公式注重逻辑思维、严密推理勤于思考、分析、对比、归纳、综合前后联系、学以致用，联系实践，多做习题培养自己四个能力理解记忆能力逻辑思维能力分析归纳能力（每章有五、六十个公式,应归纳一下，找出几个

6、主要的公式，其它都是导出公式，只要引入条件。)灵活运用能力第4章、化学热力学基本概念与函数4.1化学热力学的科学框架4.1.1化学热力学的发展历史化学热力学的主要理论基础是经典热力学。18世纪中叶，在热功转换研究的基础上总结出热力学第一定律和第二定律1876-1878年，J.W.Gibbs总结出描述体系平衡的热力学函数之间的关系，提出了相律19世纪初，H.W.Nernst发现了热定律，形成了热力学第三定律为了将热力学函数用于处理实际非理想体系，G.N.Lewis提出了逸度和活度的概念经典热力学向各学科渗透，产生了溶液热力学、冶金热力学、化工

7、热力学、材料热力学等经典热力学主要研究平衡态或准平衡（可逆）过程的性质1968年的诺贝尔化学奖获得者昂萨格因研究不可逆过程热力学理论1977年的化学奖得主普里高金因创建了热力学耗散结构理论现在非平衡态或不可逆过程的研究已成为热力学的一个重要发展方向4.1.2化学热力学的研究对象1、体系和环境（SystemandSurroundings）开放体系（opensystem）封闭体系（closedsystem）孤立体系（isolatedsystem)——体系与环境有能量交换、物质交换。——无物质交换、有能量交换。——既无物质交换，也无能量交换。体系

8、与环境的划分是人为的：烧水：水壶+壶中水+炉子+燃料+大气（水壶+壶中水）加盖+（炉子+燃料+大气）封闭体系，不加盖为敞开体系（水壶+壶中水+炉子）+燃料+大气封闭体系（水壶+壶