物理化学(Ⅰ)(PHYSIVALCHAMISTRY)
（1）绪论1、什麽是物理化学物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求
化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学
---付献彩-----Physicalchemistryisthebra
nchofchemistrythatestablishesanddevelopstheprinciples
ofthesubjects.Itsconceptsareusedtoexplainandinterpr
etobservationsonthephysicalandchemicalpropertiesofmatte
r.Physicalchemistryisalsoessentialfordeveloping
andinterpretingthemoderntechniquesusedtodetermin
ethestructureandpropertiesofmatter,suchasnewsynth
eticmaterialsandbiologicalmacromolecules.
----Atkins-----物理化学是研究化学学科中的原理和方法,研
究化学体系行为最一般规律和理论的学科,是化学的理论基础。---自然科学学科发展战
略调研报告---以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系的特殊规律的学科。
---中国大百科全书（唐有棋）----2、物理化学的研究内容：(1)化学反应的方向、限
度和能量效应------化学体系的平衡性质(2)化学反应的速率和反应机理---------化学体系的动态性质
(3)化学体系的微观结构和性质化学热力学统计力学结构化学与量子化学化学动力学化学热力学化学动力学与分子反应
动态学结构化学与分子谱学理论化学（化学统计力学、分子工程学、非线性物理化学）其他分支学科还包括：电化学、表面及胶体化学、
光化学等将物理化学原理应用于不同的体系，则产生了物理有机化学、生物物理化学、冶金物理化学等等。3、物理化学的建立与发展第
一阶段：1887-1920s化学平衡和化学反应速率的唯象规律的建立19世纪中叶：热力学第一定律和热力学第二定律
的提出1850：Wilhelmy第一次定量测定反应速率1879：质量作用
定律建立1889：Arrhenius公式的建立和活化能概念的提出1887：德文“物理化学”杂志创刊1906-191
2：Nernst热定理和热力学第三定律的建立第二阶段：1920s-196
0s：结构化学和量子化学的蓬勃发展和化学变化规律的微观探索1926量子力学建立1927求解氢分子的薛定谔方程
1931价键理论建立1932分子轨道理论建立1935共振理论建立1918提出双分子反应的碰撞理论
1935建立过渡态理论1930提出链反应的动力学理论第三阶段：1960s-：由于激光技术和计算
机技术的发展，物理化学各领域向更深度和广度发展当前的前沿领域：分子动态学表面与界面物理化学非平衡非线性化学分子设计与分
子工程学宏观微观静态动态体相表相平衡态
非平衡态4、物理化学学科的战略地位(1)物理化学是化学科学的理论基础及重要组成学科(2)
物理化学极大地扩充了化学研究的领域(3)物理化学促进相关学科的发展(4)物理化学与国计民生密
切相关(5)物理化学是培养化学人才的必需5、如何学好物理化学注重概念、深入思考、及时总结、联系实际6、有关课程的几点具
体要求：（1）教材和参考书：教材：物理化学朱文涛编PhysicalCh
emistry(sixthedition)Atkins物理化学中的公式与概念朱文涛编推
荐参考书物理化学傅献彩等编（南京大学)物理化学胡英主编（华东理工大学
）物理化学韩德刚高执棣高盘良(北大）PhysicalChemistry
Moore物理化学习题解答（上、下册）
王文清等编（北大）（2）作业：中、英文习题，每周交一次（3）答疑：每
周一次时间：每周一晚7:30～9:00地点：图书馆馆长室（西207）可以通过
网上答疑E-mail地址：xfy-dce@tsinghua.edu.cn
xuefy@lib.tsinghua.edu.cn（4）讨论课：每章内容讲完之后，有一次讨论课（事先做
好复习）（5）测验和期末考试：每章习题课后，有一次一小时左右有关本章内容的的测验（闭卷）
（共四次）期末考试（综合内容）（半开卷）自第三次测验起，试题用英文（6）
成绩评定：作业：10%测验：12.5%×4=50%期末考试：40%
第一章热力学第一定律（Thefirstlawofthermodynamics)1-1热力学概述
（Introductionofthermodynamics)1.热力学的研究内容（1）平衡热力学（经典热力
学）（2）非平衡热力学2.平衡热力学的特点（1）研究对象：大量粒子组成的宏观体系（热力学的结论不适用于微观
体系中单独粒子或少量粒子的行为）（2）研究方法：在经验定律的基础上，通过演绎的方法，得出一般性的规律。（高
度的普适性和可靠性）（3）只考虑过程的初、末态，不考虑过程的细节。（知其然，不知其所以然）1-2.热力学基本概念
（Basicconceptsofthermodynamics)1.系统与环境（systemandsur
roundings)敞开（开放）系统（Opensystem）封闭（密闭）系统（Closedsystem）隔离（孤立）系
统（Isolatedsystem）2.热力学平衡状态（equilibriumstateofthermodyna
mics)如果处在一定环境条件下的系统,其所有的性质均不随时间而变化;而且当此系统与环境隔离后,也不会引起系统任何性
质的变化,则称该系统处于热力学平衡状态.H2O(l)1000CH2O(g)1000C,101.325kPa恒温热源(1
00oC)H2O(l)1000CH2O(g)1000C,101,325kPa绝热壁热力学平衡状态T1airT2
TT1T2air(T)绝热壁恒温热源稳态（stablestate)非平衡态处于热力学平衡的系统必须同时满足下
列平衡：（1）热平衡（thermalequilibrium):如果没有绝热壁存在，系统内各部分之间以及系统与
环境之间没有温度的差别热力学第零定律如果系统A与系统B成热平衡，系统B与系统C成热平衡，则系统A与系统C也必然成热
平衡。（2）力平衡（mechanicalequilibrium)如果没有刚性壁存在，系统各部分之间，系统与环境
之间没有不平衡的力存在在不考虑重力场与其它外场作用的情况下，系统内部处处压力相等（3）相平衡（phasee
quilibrium)相（phase)系统内物理性质及化学性质完全均匀的一部分称为一相。H2O(l)糖水
糖水糖均相系统（homogeneoussystem)多（复、非均）相系统heterogene
oussystem相平衡若在一个多相系统中，各相的组成及数量均不随时间而变化，则称该系统处于相平衡
（4）化学平衡（chemicalequilibrium)若系统中各物质之间存在化学反应，当系统组成不随时间
而变化时，系统处于化学平衡。热力学平衡热平衡力平衡相平衡物质平
衡化学平衡3.状态函数（statefunctions)(1)定义：
描述（确定）系统状态的系统的各宏观物理性质（如温度、压力、体积等）称为系统的热力学性质，又称为状态函数。（2）分
类：广度（广延、容量）性质（extensiveproperty)强度性质（intensiveproperty)(a)广
度性质具有部分加和性，强度性质无部分加和性。V总=V1+V2(b)广度性质是系统所含的物质的量的一次齐
函数，强度性质是零次齐函数。P总≠p1+p2T1,p1,V1T2,p2,V2（c）两个广度性质相除，所得为强度性质
例如：Vm=V/n,ρ=m/V,Cm=C/n（3）性质：(a)一个系统的状态函数之间是彼此关联
的一个组成不变的均相体系，只需两个强度性质即可确定系统所有的强度性质。(b)状态函数是状态的单值函数状态函数的值与系统的历史无关；当系统由一个状态变化到另一个状态时，状态函数的增量只取决于系统的初、末态，而与具体变化的路径无关。(c)状态函数的增量可用全微分表示。4.过程与途径（processandpath)等温过程(isothermalprocess)T1=T2=T环等压过程(isobaricprocess)p1=p2=p外等容过程(isochoricprocess)绝热过程(adiabaticprocess)循环过程(cycleprocess) |
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