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1、物理化学物理化学任课教师：熊振海 15692166712QQ群：252472054 （学号+姓名加入） 答疑时间：周五下午第二答疑时间：周五下午第二大节大节 答疑地点：食品学院答疑地点：食品学院A115A115上海海洋大学物理化学课件辅导书：物理化学；高丕英；辅导书：物理化学；高丕英；2013.08 第二版第二版 上海海洋大学物理化学课件绪绪 论论1.物理化学简介物理化学简介2.物理化学课程简介物理化学课程简介3.基本数学知识复习基本数学知识复习4.相关气体知识复习相关气体知识复习5.实验课要求实验课要求上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介 物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手
2、，来探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。 -傅献彩傅献彩- -a. 什么是物理化学？什么是物理化学？上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介a.物理化学研究什么？物理化学研究什么？(1) 化学变化的方向和限度问题化学变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题化学反应的速率和机理问题(3) 物质的性质与其结构之间的关系问题物质的性质与其结构之间的关系问题上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介b.物理化学的研究方法？物理化学的研究方法？化化 学学 反反 应应压力压力压力压力p p体积体积体积体积V V温度温度温度温度T T能量转化能量转化能量转化能量转化总结规律总结规
3、律总结规律总结规律物物物物理理理理化化化化学学学学变化变化变化变化热光电热光电热光电热光电上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介b.物理化学的研究方法？物理化学的研究方法？（1）遵循）遵循“实践实践理论理论实践实践”的认识过程，的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般，概括到一般， 再从一般推理到个别的思维过程。再从一般推理到个别的思维过程。（2）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。上海海洋大学物理化学课件1
4、. 物理化学简介b.物理化学的研究方法？物理化学的研究方法？热力学方法：热力学方法： 以众多质点组成的以众多质点组成的宏观体系作为研究对象宏观体系作为研究对象，以两，以两个经典热力学定律为基础，用一系列热力学函数及其个经典热力学定律为基础，用一系列热力学函数及其变量，描述体系从始态到终态的宏观变化，而变量，描述体系从始态到终态的宏观变化，而不涉及不涉及变化的细节变化的细节。经典热力学方法只适用于平衡体系。经典热力学方法只适用于平衡体系。上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介b.物理化学的研究方法？物理化学的研究方法？统计力学方法：统计力学方法： 用用概率规律概率规律计算出体系内部大量质点微
5、观运动的计算出体系内部大量质点微观运动的平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学的平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学的宏观性质。宏观性质。量子力学方法：量子力学方法： 用用量子力学的基本方程量子力学的基本方程（E.Schrodinger方程）求方程）求解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而指示物性与结构之间的关系。而指示物性与结构之间的关系。上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介c.物理化学的建立与发展？物理化学的建立与发展？第一阶段：第一阶段：1887 - 1920 s 化学平衡和化学反应速率的唯象规律的建立化学平衡和
6、化学反应速率的唯象规律的建立19世纪中叶世纪中叶:热力学第一定律和热力学第二定律的提热力学第一定律和热力学第二定律的提出出1850： 第一次定量测定反应速率第一次定量测定反应速率1879： 质量作用定律建立质量作用定律建立1889： Arrhenius 公式的建立和活化能概念的提出公式的建立和活化能概念的提出1887： 德文德文“物理化学物理化学”杂志创刊杂志创刊1906 - 1912： Nernst热定理和热力学第三定律的建立热定理和热力学第三定律的建立上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介c.物理化学的建立与发展？物理化学的建立与发展？第二阶段：第二阶段：1920 s - 1960 s
7、： 结构化学和量子化学的蓬勃发展和化学变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化规律的微观探索1926 量子力学建立量子力学建立; 1927 求解氢分子的薛定谔方程求解氢分子的薛定谔方程;1931 价键理论建立价键理论建立; 1932 分子轨道理论建立分子轨道理论建立;1935 共振理论建立共振理论建立; 1918 提出双分子反应的碰撞理论提出双分子反应的碰撞理论;1935 建立过渡态理论建立过渡态理论; 1930 提出链反应的动力学理论提出链反应的动力学理论.上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介c.物理化学的建立与发展？物理化学的建立与发展？第三阶段：第三阶段：1960
8、s -1960 s -：(1)(1)从宏观到微观从宏观到微观(2)(2)从体相到表相从体相到表相(3)(3)从定性到定量从定性到定量(4)(4)从单一学科到交叉学科从单一学科到交叉学科(5)(5)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上海海洋大学物理化学课件1. 物理化学简介d.物理化学的研究前沿？物理化学的研究前沿？催化基础的研究催化基础的研究原子簇化学的研究原子簇化学的研究分子动态学的研究分子动态学的研究生物大分子和药物大分子的研究生物大分子和药物大分子的研究上海海洋大学物理化学课件2. 物理化学课程简介a.成绩评定？成绩评定？ 期末（期末（70%），出勤（），出勤（10%）
9、，实验（），实验（20%）期末考试形式：期末考试形式：闭卷考试闭卷考试上海海洋大学物理化学课件2. 物理化学课程简介b.参考书目？参考书目？推荐参考书教材：推荐参考书教材：物理化学物理化学 傅献彩等编（南京大学傅献彩等编（南京大学)物理化学物理化学 王正烈编王正烈编 （天津大学）（天津大学）物理化学物理化学 胡英主编（华东理工大学）胡英主编（华东理工大学）物理化学解题指导物理化学解题指导 （南京大学（南京大学)上海海洋大学物理化学课件2. 物理化学课程简介c.学习方法？学习方法？第一环节：认真听课第一环节：认真听课预习。预习。认真听课：注意以下三点认真听课：注意以下三点 基本概念；基本理论基本
10、概念；基本理论；基本计算基本计算； 公式推导过程和公式的限制条件；公式推导过程和公式的限制条件； 基本概念和公式如何在例题中应用。基本概念和公式如何在例题中应用。作好笔记。作好笔记。上海海洋大学物理化学课件2. 物理化学课程简介c.学习方法？学习方法？第二环节：课后复习和做习题第二环节：课后复习和做习题复习：整理和补充笔记，注意及时总结复习：整理和补充笔记，注意及时总结做习题：做习题： 规律：一看、二仿、三做。规律：一看、二仿、三做。上海海洋大学物理化学课件2. 物理化学课程简介d.课程纪律？课程纪律？1.上课铃声结束未进入教室，记旷课；未进入实验室，上课铃声结束未进入教室，记旷课；未进入实验
11、室，上课铃声结束未进入教室，记旷课；未进入实验室，上课铃声结束未进入教室，记旷课；未进入实验室，取消本次实验资格和成绩；取消本次实验资格和成绩；取消本次实验资格和成绩；取消本次实验资格和成绩；2.请假：病假请假：病假请假：病假请假：病假（医院假条）（医院假条）（医院假条）（医院假条）+ +事假事假事假事假（家长和辅导员签字）（家长和辅导员签字）（家长和辅导员签字）（家长和辅导员签字）+ +世博世博世博世博会志愿者；会志愿者；会志愿者；会志愿者；3.旷课满三次，取消期末考试资格；旷课满三次，取消期末考试资格；旷课满三次，取消期末考试资格；旷课满三次，取消期末考试资格；4.编造、篡改实验数据，只要
12、发现一次，本学期实验编造、篡改实验数据，只要发现一次，本学期实验编造、篡改实验数据，只要发现一次，本学期实验编造、篡改实验数据，只要发现一次，本学期实验成绩计零分；成绩计零分；成绩计零分；成绩计零分；上海海洋大学物理化学课件3. 基本数学知识复习a.函数函数函数：函数：Z = f(x,y) 如理想气体的压力、温度和体积三个如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中：物理量中： p=f1(T,V), 压力是温度和体积的函数压力是温度和体积的函数 V=f2(T,p), 体积是温度和压力的函数体积是温度和压力的函数 T=f3(p,V), 温度是压力和体积的函数温度是压力和体积的函数上海海洋大学物理化学
13、课件3. 基本数学知识复习b.b.全微分全微分全微分全微分: : : : 若若若若p=f(T,V)p=f(T,V)p=f(T,V)p=f(T,V)其物理意义其物理意义： p是一个状态函数，是一个状态函数，dp只与始、终只与始、终态有关，而与途径无关。态有关，而与途径无关。上海海洋大学物理化学课件3. 基本数学知识复习c.c.偏微商的物理意义：如偏微商的物理意义：如偏微商的物理意义：如偏微商的物理意义：如 p=f p=f p=f p=f (T,V)(T,V)(T,V)(T,V)注意：注意：注意：注意：其意义是变化率而不是变化值其意义是变化率而不是变化值其意义是变化率而不是变化值其意义是变化率而不
14、是变化值; ; 其几何意义是变化曲线的斜率其几何意义是变化曲线的斜率其几何意义是变化曲线的斜率其几何意义是变化曲线的斜率. .表示等容条件下表示等容条件下表示等容条件下表示等容条件下 p p随随随随T T的变化率的变化率的变化率的变化率; ; 表示等温条件下表示等温条件下表示等温条件下表示等温条件下 p p随随随随V V的变化率的变化率的变化率的变化率; ;p pT T( ( p p/ / T T) )V Vp pV V( ( p p/ / V V) )T T上海海洋大学物理化学课件3. 基本数学知识复习d.d.微分法则与积分法则（复习高等数学）微分法则与积分法则（复习高等数学）上海海洋大学物
15、理化学课件4. 有关气体知识复习a.a.理想气体理想气体理想气体理想气体R = 8.314 JR = 8.314 Jmolmol-1-1K K-1-1 = 1.987cal= 1.987calK K-1-1molmol-1-1 = 0.08206 atm = 0.08206 atmL L K K- -1 1molmol- -1 1上海海洋大学物理化学课件4. 有关气体知识复习b.b.气体分压和道尔顿分压定律气体分压和道尔顿分压定律此定义既适用于理想气体也适用于实际气体此定义既适用于理想气体也适用于实际气体在气体混合物中在气体混合物中pB : 气体气体B的分压的分压 p： 混合气体的总压混合气体
16、的总压xB: 气体气体B在混合气中的摩尔分数在混合气中的摩尔分数上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求a a、实验内容、实验内容实验内容实验内容周次周次 地点地点1液体饱和蒸汽压的测定2溶解热的测定3电导法测定弱电解质的电离常数4原电池电动势的测定5蔗糖水解的动力学评价6溶液表面张力的测定最大气泡法7双液系的气液平衡相图上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求b b、实验要求、实验要求（1）实验预习。预习是做好实验的关键。学生在实验前要充分预习，明确本次实验中测定什么量，最终求什么量，用什么实验方法，使用什么仪器，控制什么实验条件。（2）实验记录。记录实验数据和现象必须忠实、准确，不能随意涂
17、改数据，数据记录建议表格化，字迹要整齐、清楚。（3）实验报告。认真按照实验指导书的内容写出实验报告，以提高在实验数据处理、作图、误差分析、问题归纳等方面的能力。实验的结果与讨论可包括：对实验现象的分析和解释、对实验结果的误差分析、对实验的改进意见、心得体会等。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求c c、间接测量值误差的估算间接测量值误差的估算误差传递公式误差传递公式 1）设N=x+y+z+.则dN=dx+dy+dz N=x+y+z2）设N=XYZ 则dN=YZx+XZy+XYz N/N =x/x+y/y+z/z上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求c c、间接测量值误差的估算间接测量值误
18、差的估算误差传递公式误差传递公式 实验数据的处理一般有列表法、作图法和数学方程处理法以及计算机处理等方法。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达(1)表格要有名称。(2)每行（或列）的开头一栏都要列出物理量的名称和单位，并把二者表示为相除的形式。因为物理量的符因为物理量的符号本身是带有单位的，除以它的单位，即等于表中的纯数字。号本身是带有单位的，除以它的单位，即等于表中的纯数字。(3)数字要排列整齐，小数点要对齐，公共的乘方因子应以与物理量符号相除的形式写在题栏。(4)表格中表达的数据顺序为：由左到右，由自变量到因变量，可以将原始数据和处理结果列在同一表中，但应在表
19、格下面列出算式，写出计算过程。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达列表法蒸蒸馏水在不同温度下的粘度、运水在不同温度下的粘度、运动粘度和密度粘度和密度温度/粘度/cP运动粘度/厘斯密度/(gcm3)20253035401.0020.8900.7970.7190.6531.00380.8930.8010.7240.6580.998200.997050.995650.9940630.99221上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达列表法上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达作图法1. 坐标轴：坐标轴标签（单位）、刻
20、度线、刻度标签、箭头坐标轴：坐标轴标签（单位）、刻度线、刻度标签、箭头2. 曲线：数据标记，图例标志曲线：数据标记，图例标志3. 标题标题坐标纸作图坐标纸作图适当选择坐标比例，以表达出全部有效数字为准，适当选择坐标比例，以表达出全部有效数字为准，即最小的毫米格内表示有效数字的最后一位。每即最小的毫米格内表示有效数字的最后一位。每厘米格以代表厘米格以代表 1 1，2 2，5 5为宜，切忌为宜，切忌 3 3，7 7，9 9。如。如果作直线，应正确选择比例，使直线呈果作直线，应正确选择比例，使直线呈 4545倾斜倾斜为宜。为宜。坐标原点不一定选在零，应使所作直线与曲线匀坐标原点不一定选在零，应使所作
21、直线与曲线匀称地分布于图面中。在两条坐标轴上每隔称地分布于图面中。在两条坐标轴上每隔 1 cm 1 cm 或或 2 cm 2 cm 均匀地标上所代表的数值，而图中所描均匀地标上所代表的数值，而图中所描各点的具体坐标值不必标出。各点的具体坐标值不必标出。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达作图法描点时，应用细铅笔将所描的点准确而清晰地标描点时，应用细铅笔将所描的点准确而清晰地标在其位置上，可用在其位置上，可用，等符号表示，等符号表示，符号总面积表示了实验数据误差的大小，所以不符号总面积表示了实验数据误差的大小，所以不应超过应超过 1mm 1mm 格。同一图中表示不同
22、曲线时，要用格。同一图中表示不同曲线时，要用不同的符号描点，以示区别。不同的符号描点，以示区别。作曲线时，应尽量多地通过所描的点，但不要强作曲线时，应尽量多地通过所描的点，但不要强行通过每一个点。对于不能通过的点，应使其等行通过每一个点。对于不能通过的点，应使其等量地分布于曲线两边，且两边各点到曲线的距离量地分布于曲线两边，且两边各点到曲线的距离之平方和要尽可能相等。描出的曲线应平滑均匀。之平方和要尽可能相等。描出的曲线应平滑均匀。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达作图法上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达作图法上海海洋大学物理化学
23、课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达作图法将实验中各变量间的依赖关系用解析的形式表示出来的方法叫数学方程处理法。它不但方式简单而且便于进一步求解，如积分、微分、内插等。首先要找出变量之间的函数关系，然后将其线性化，进一步求出直线方程的系数斜率m和截距b，即可写出方程式。也可将变量之间的关系直接写成多项式，通过计算机曲线拟合求出方程系数。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达数学方程处理法 测量中能测量出来的数字叫有效数字。它包括测量中的全部准确数字和一位估计数字。 1.有效数字的表示方法有效数字的表示方法(1) 任何一个物理量的数据，其有效数字的最后一位，
24、在位数上应与误差的最后一位对齐，如12.l50.02。(2) 为了明确地表示有效数字，一般采用科学记数法。 上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达有效数字的处理2. 有效数字处理规则(1)误差一般只取一位有效数字，最多两位。(2)有效数字的位数越多，数值的精确度也越 大，相对误差越小。(3)若第一位的数值等于或大于8，则有效数字的总位数可多算一位，如9.23虽然只有三位，但在运算时，可以看作四位。上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达有效数字的处理(4)运算中舍弃过多不定数字时，应用“4舍6入，逢5尾留双”的法则，例如有下列两个数值：9.
25、435、4.685，整化为三位数，根据上述法则，整化后的数值为9.44与4.68(5)在加减运算中，各数值小数点后所取的位数，以其中小数点后位数最少者为准。例如： 56.38+17.889+21.6=56.4+17.9+21.6=95.9上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达有效数字的处理(6)在乘除运算中，所得的有效数字应以各值中有效数字最少者为标准。(7)在乘方或开方运算中，结果可多保留一位。(8)对数运算时，对数中的首数不是有效数字，对数的尾数的位数，应与各数值的有效数字相当。 lg 1983 = 3.29722714 3.2972上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达有效数字的处理(9)算式中，常数，e及乘子2和某些取自手册的常数，如阿佛加德罗常数、普朗克常数等，不受上述规则限制，其位数按实际需要取舍。(10)指数函数,10x或ex的位数和x小数点后的位数相同（包括紧接小数点后面的0） 100.0035=1.00809611.008上海海洋大学物理化学课件5. 实验课要求d d、数据处理与结果表达有效数字的处理
