物理化学(第三版)天津大学物理化学教研室编主讲教师：刘天晴.pptVIP

物理化学? §0.1 物理化学课程的内容 物理化学的研究内容随着科学的发展而不断补充、不断更新。总的来说，物理化学的研究内容有宏观和微观两个方面。 通过一具体实例(以乙苯作原料生产苯烯)，介绍化学变化与物理变化中有哪些普遍规律。 在实际反应前，液体乙苯需气化成气体，并与水蒸汽以1:9混合，再将温度升高到指定温度。 乙苯?苯乙烯的这一化学过程为什么需高温、高压？乙苯与水蒸汽为什么需以1:9混合？反应速度如何控制？过程的能量恒算如何进行？乙苯与苯乙烯的混合物性质？乙苯与苯乙烯的混合物怎样进行精馏提纯？水、乙苯与苯乙烯的混合物的相行为如何？反应前后的升温、降温、气化、冷凝等物理变化如何进行？等等问题。 还可从其它例子如电解水、电镀、有机合成、材料制备、腐蚀与防腐等过程均涉及到物理变化和化学变化，所涉及问题均可归纳为两大类：化学反应的方向、限度和化学反应的速度和机理的问题。 在指定条件下，一个化学反应能否按人们所希望的方向进行？如能进行，可进行到什么限度（达平衡）？外界、内界各条件对反应有什么影响？…… 对一具体反应(乙苯转化为苯乙烯)，由于反应吸热，即使预热到600℃的原料气也会随着反应进行而逐级降温，要维持反应条件必须供给能量，也就是维持热平衡——能量平衡。 在这个反应中，如果设想反应器中能几乎100%转化为苯乙烯，则生产过程中又可简化为乙苯、苯乙烯的精馏分离。事实上因化学平衡的限制，乙苯平衡转化率仅为76%，无法再提高。另外物理变化也存在着平衡限制，如在一定的条件下有一定的饱和蒸气压等。 此外，我们还要关心条件变化对化学平衡的影响，如水蒸气存在对反应热及乙苯的平衡转化有何影响？温度、压强改变又将如何？ 在指定条件下，一个化学反应的速率有多大？哪些因素对反应速率有影响？如何影响？反应的机理怎样？这又是一个带有普遍性意义的问题。若速度过慢，必将失去利用的经济价值。速度过快有时会造成破坏性的后果，如爆炸，这关系到从速度的角度确定合理的反应条件。对上面反应温度太低，反应太慢，但温度太高又浪费能源，会引起氢气爆炸等，必须全面考虑。 除了上述两个方面的问题之外，物化还包括物质结构、结构化学方面的问题。这部分内容将有单独一门课讲解。 物化是化学、化工专业的一门重要理论基础课。在日常生活、材料科学、生命科学、化学、化工、石油工业、智能工程等与人类紧密相关的各种过程中，均有广泛的应用。 3. 物理化学的研究方法 §0.2 学习物理化学的要求及方法 因物理化学涉及的是化学、化工过程中一些普遍规律，从某种意义上说就比较抽象，又因为学习物化是为了指导对具体过程的认识和开发，各具体过程又千变万化，所以使用时又显得比较灵活。 (2) 物化是运用数学较多的一门化学课，如果把一些推导过程、数学分析当作纯数学来对待而脱离了各数学过程的物理意义，可能一看就会，但用起来常常出错，必须要理解数学分析、推导中包含在物理意义。 (4) 物化涉及的是化学化工的一些普遍规律，而各具体的过程条件中千变万化，因此在用于各种具体的过程时，要灵活、要经常的思考，会举一反三，学会总结，千万不要死记硬背，在理解的基础上.学、记、用。所以它也是检验一个学生逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力的大小。与学习无机、有机、分析方法不同。 (5)尽管物化理论性较强，但它仍是一门实践性很强的学科，所以要重视各实践环节。实验当然是一个重要的实践环节，另外习题、习题课、讨论课也，在一定程度上也是一个重要的实践环节，在学习中应充分重视，不要以习题做的结果与答案相同而满足，而要训练自己的思路、能阐明每一步的根据及道理，要训练自己运用理论来判断错误的概念及方法的能力。有的题目可能有多种解法，有时有的题目可能做的结果与书中答案相同，但运用概念、公式不正确、条件不对。物化解题着重解题的过程与思路。 (6)要提高自己的自学能力，学会看书从书中理解问题或带着问题去看书。对上课所讲内容，课后要仔细的复习、体会。课前要预习。 一、物理量的表示及运算 2．注意点 (4) 应该用纯数作图或列表，故各物理量须除以相应的单位，以便化为纯数。 二. 数学复习 dV = (?V/?T)P. n dT +(?V/?P)T, n dP + (?V/?n)T, p dn 2. 几个常见的偏微商关系式 (2) 隐函数微分 (3) (?x/?y)z = (?x/?t)z (?t/?y)z  (t - 为中间变量) 全微分 当 N 1 时