20150106172639_致远物理化学课程大纲doc.doc

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1、上海交通大学致远学院《物理化学》课程教学大纲(2015.3-2016.1)一、课程简介课程名称：物理化学学时/学分：128/8先修课程：高等数学、大学物理、基础化学等面向对象：化学、化工、材料、生工、环境等专业的本科学生教学目标：物理化学是化学科学中的一个学科，是整个化学科学和化学工艺学的理论基础。它运用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法，研究化学变化包括相变化和pVT变化中的平衡规律和速率规律，以及这些规律与物质微观结构的关系。为后继专业课程，如化工原理、分离工程、反应工程、化学工艺学等提供更直接的理论

2、基础，起着承上启下的枢纽作用。学习物理化学的目的有两个：一是掌握物理化学的基本知识，加强对自然现象本质的认识，并为与化学有关的技术科学的发展提供基础；二是学习物理化学的科学思维方法，培养学生获得知识及用所学知识解决实际问题的能力。二教学基本内容第1章物质的pVT关系和热性质Ø引言Ø系统的状态和状态函数Ø流体的状态图，气液相变和临界现象Ø包括流体相和固相的状态图和相图Ø范德华方程Ø普遍化计算和对应状态原理Ø维里方程Ø热力学第一定律Ø标准热容Ø标准相变焓Ø标准生成焓和标准燃烧焓Ø标准熵Ø热性质数据的来源重点与难点

3、：物理化学的内容框架：三个层次，两大部分，三种方法。系统的状态和状态函数。状态函数的基本假定。流体的pVT状态图，超临界流体。波义耳温度。包括气液固三相的pVT状态图和相图。范德华方程及应用。对应状态原理。热力学第一定律的建立。体积功的定义、焓，热力学标准状态。15第2章热力学定律和热力学基本方程Ø引言Ø热力学第二定律Ø卡诺循环和卡诺定理Ø克劳修斯不等式和可逆性判据Ø熵与熵增原理Ø亥姆霍兹函数和吉布斯函数Ø热力学基本方程ØpVT变化中热力学函数的变化Ø焦耳–汤姆逊效应Ø相变化中热力学函数的变化Ø热力学第三定律

4、Ø化学反应中热力学函数的变化Ø过程的方向和限度Ø单元系统的相平衡，克拉佩龙–克劳修斯方程Ø能量的有效利用重点与难点：热现象与力学现象的区别。可逆过程，热力学第二定律的两种说法。卡诺循环和卡诺定理。克劳修斯不等式和可逆性判据。熵的本质、熵增原理、不可逆程度度量。亥姆霍兹函数和吉布斯函数以及它们作为可逆性判据的应用。热力学基本方程及由之提取的一些偏导数。一些过程中热力学函数的变化。焦耳实验、焦耳—汤姆逊效应。热力学第三定律、标准摩尔熵。克希霍夫方程。单元系统的相平衡，克拉佩龙—克劳修斯方程的推导和应用。第3章多组

5、分系统的热力学，逸度和活度Ø引言Ø偏摩尔量Ø化学势与热力学基本方程Ø平衡条件Ø相律Ø化学势与逸度Ø逸度和逸度因子的求取Ø拉乌尔定律和亨利定律Ø理想混合物和理想稀溶液Ø化学势与活度(1)Ø活度和活度因子的求取Ø化学势与活度(2)15Ø混合性质与超额函数重点与难点：偏摩尔量与摩尔量的区别，集合公式，吉布斯—杜亥姆方程。多组分系统的热力学基本方程、化学势、平衡判据。相律及其推导，自由度。理想气体及其混合物中组分的化学势的表达式。实际气体、液体、固体及其混合物中组分的化学势的表达式。逸度和逸度因子的求取。稀溶液的两个

6、定律：拉乌尔定律，亨利定律。惯例Ⅰ，惯例Ⅱ。活度与活度因子的求取、活度与气液平衡，不同惯例下活度因子的换算。渗透因子。第4章相平衡Ø引言Ø两组分系统的气液平衡Ø两组分系统的气液液平衡Ø两组分系统的液固平衡Ø三组分系统的液液平衡Ø相平衡计算重点与难点：两组分理想混合物的恒温相图及特点、理想混合物的恒压相图、正偏差系统的恒温相图和恒压相图、最低恒沸点，最低恒沸混合物。负偏差系统的恒温相图和恒压相图。各类相图点、线、面的物理意义，相律的应用。杠杆规则，精馏。两组分系统的液液平衡相图，会熔点，会溶温度。两组分系统的气

7、液液平衡相图、点线面的物理意义，各相区自由度的计算，过程在相图上的表达，两相数量的计算——杠杆规则的应用。部分互溶系统的精馏——两塔精馏流程；完全不互溶系统的气液液平衡的特点及其应用。两组分系统液固平衡相图的两种制作方法，冷却曲线。固相完全不互熔的两组分系统；固相完全不互熔且生成稳定化合物的系统；固相完全不互熔且生成不稳定化合物的系统；固相完全互熔或部分互熔的系统。相平衡计算的原理。第5章化学平衡Ø引言15Ø标准平衡常数Ø气相化学反应Ø凝聚相化学反应Ø多相反应Ø化学反应的方向和限度，等温方程Ø同时平衡Ø温度对

8、平衡常数的影响Ø由热性质数据计算平衡常数重点与难点：标准摩尔反应吉氏函数，标准平衡常数。各类反应的标准平衡常数及与实用平衡常数的关系；用平衡常数计算理论转化率。总压、配料比、惰性气体的加入对化学平衡的影响。化学反应的等温方程、化学反应的平衡判据。温度对化学平衡常数的影响，范特霍夫方程；用热性质数据计算平衡常数。第6章传递现象Ø引言Ø费克定律、傅里叶定律和牛顿定律Ø恒稳与非恒稳态传递过程Ø布朗运动Ø热