了得網研究生_物理化學(孫玉希)

商品搜索

类别：

关键字：

商品分类

　研究生
　 工学
　 公共课
　 经济管理
　 理学
　 农学
　 文法类
　 医学

　音乐
　 音乐理论

　声乐　通俗音乐　音乐欣赏　钢琴　二胡　小提琴

物理化學(孫玉希)
該商品所屬分類：研究生 -> 研究生
【市場價】	332-481元
【優惠價】	208-301元
【作者】	孫玉希
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材理學
【出版社】	化學工業出版社
【ISBN】	9787122259080
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
【本期贈品】	①優質無紡布環保袋，做工棒！②品牌簽字筆 ③品牌手帕紙巾

版本	正版全新電子版PDF檔
您已选择：	正版全新
溫馨提示：如果有多種選項，請先選擇再點擊加入購物車。 . 電子圖書價格是0.69折，例如了得網價格是100元，電子書pdf的價格則是69元。 . 購買電子書不支持貨到付款，購買時選擇atm或者超商、PayPal付款。付款後1-24小時內通過郵件傳輸給您。 *. 如果收到的電子書不滿意，可以聯絡我們退款。謝謝。

內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787122259080

作者：孫玉希

出版社：化學工業出版社

出版時間：2016年05月

內容簡介

《物理化學》是按照*高等學校化學類專業教學指導委員會制定的化學、應化及相關專業如生物、材料、環境等化學理論課程的教學內容，結合多年的教學改革實踐編寫的。內容以四篇展開：平衡篇、速率篇、專題篇（電解質溶液、電池與電極反應、界面化學、膠體與大分子溶液）、統計篇，文後有附錄和參考文獻可供查閱。

《物理化學》在內容體繫、結構設計、講練結合等方面，注重實用性、啟發性和可讀性，利於讀、教、學、思、創。版式新穎，給讀者留下提出疑問、深思、創作的空間。內容編排上注重講授知識的同時，融入國學、哲學、社會學、創造學等思想；理解科學知識的同時，塑造正確的三觀、構建健康的心理，起到了“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”的作用。

《物理化學》可作為綜合類、師範類高校化學、應化及近化學專業本專科學生的教材，也可作為物理化學教師教學改革的參考書，還可作為從自然科學理性認識社會科學與哲學的參考教材。

作者簡介

孫玉希，綿陽師範學院化學化工學院，教務處副處長，教授，主要教學經歷

1997年~至今一直從事《物理化學》和《物理化學實驗》教學；

另外部分從事材料學、光譜學方面的課程教學，如《熒光衍射技術與應用》、《單晶衍射技術與實踐》、《晶體結構分析》、《復合材料》、《文獻檢索與論文寫作》等課程的教學工作。

主要教學、科學研究、實踐經歷

1997年-2011年工作於曲阜師範大學化學與化工學院，從事《物理化學》等課程的教學工作以及金屬有機功能材料的研究工作，榮獲**園丁、**教師、先進個人等榮譽；

2001年-2004年學習於曲阜師範大學化學與化工學院物理化學專業，獲理學碩士學位，從事生物熱動力學研究；

2007年-2010年學習於南京理工大學材料科學工程專業，獲工學博士學位，從事有機功能材料研究；

2011年-2012年博士後工作於南京理工大學化學工程與技術專業，從事有機材料功能化研究；

2011年-至今工作於綿陽師範學院化學與化學工程學院從事《物理化學》等課程的教學工作以及光致功能材料研究工作.

第0章引言1
0.1人類實踐與物理化學1
0.2物理化學任務及趨勢3
0.3物理化學的主要內容5
0.4物理化學的學習方法7
平衡篇
第1章基本概念和基本技術10
1.1基本概念10
1.2基本技術16
第2章氣體24
2.1氣體分子運動25
2.2理想氣體27
2.3實際氣體30
第3章熱力學**定律38第0章引言1

0.1人類實踐與物理化學1

0.2物理化學任務及趨勢3

0.3物理化學的主要內容5

0.4物理化學的學習方法7

平衡篇

第1章基本概念和基本技術10

1.1基本概念10

1.2基本技術16

第2章氣體24

2.1氣體分子運動25

2.2理想氣體27

2.3實際氣體30

第3章熱力學**定律38

3.1熱力學**定律38

3.2體積功與過程41

3.3熱與過程44

3.4理想氣體的ΔU與ΔH49

3.5實際氣體的節流過程54

3.6相變過程的功和熱57

3.7熱化學61

3.8ΔrHm與溫度的關繫65

3.9熱效應數據的來源67

3.10熱力學函數的推導與變換70

第4章熱力學第二定律73

4.1自發過程及其特征73

4.2熱力學第二定律的語言表述75

4.3卡諾循環76

4.4可逆過程與熵79

4.5卡諾定理81

4.6不可逆過程與克勞修斯不等式83

4.7熵增加原理與熵的本質85

4.8熱力學第三定律87

4.9熵變的計算90

4.10亥姆霍茲函數95

4.11吉布斯函數97

4.12變化過程方向判據條件106

4.13熱力學函數的關繫及變換108

第5章多組分均相體繫115

5.1多組分體繫組成的表示方法116

5.2偏摩爾量118

5.3化學勢123

5.4拉烏爾定律和亨利定律127

5.5氣態混合物129

5.6理想液態混合物135

5.7理想稀溶液139

5.8稀溶液的依數性143

5.9非理想溶液149

5.10溶液組分氣壓與組成的關繫151

第6章相平衡154

6.1相平衡術語154

6.2相律157

6.3單組分體繫160

6.4完全互溶雙液繫168

6.5部分互溶雙液繫177

6.6互不相溶雙液繫178

6.7二組分固液體繫180

6.8三組分體繫192

6.9高級相變197

第7章化學平衡200

7.1化學反應的平衡條件201

7.2化學反應等溫式203

7.3氣相反應的平衡常數205

7.4液相反應的平衡常數209

7.5復相反應的平衡常數211

7.6同時平衡213

7.7溫度對化學平衡的影響215

7.8壓力對化學平衡的影響218

7.9惰性氣體對化學平衡的影響219

速率篇

第8章宏觀反應動力學222

8.1動力學的基本概念223

8.2簡單級數反應230

8.3反應級數的確定238

8.4典型的復合反應243

8.5溫度對反應速率的影響255

8.6動力學數據采集262

第9章微觀反應動力學267

9.1簡單踫撞理論267

9.2過渡態理論275

9.3微觀反應動力學的測試技術285

9.4溶液中的反應287

9.5光化學反應292

9.6催化反應305

專題篇

第10章電解質溶液324

10.1平均活度及電解質溶液理論325

10.2電化學池及法拉第電解定律330

10.3離子的電遷移與遷移數332

10.4電導、電導率和摩爾電導率336

第11章電池與電極反應344

11.1電動勢產生的機理346

11.2可逆電池和可逆電極347

11.3可逆電池的熱力學353

11.4電池電動勢和電極電勢358

11.5電動勢的測定及其應用363

11.6電解與極化作用366

11.7電化學腐蝕與防腐374

11.8化學電源376

第12章界面化學381

12.1表面吉布斯自由能與表面張力381

12.2純液體的表面現像386

12.3溶液的表面吸附391

12.4固體表面的吸附398

12.5納米材料401

第13章膠體與大分子溶液404

13.1分散體繫的分類404

13.2膠體的光學性質405

13.3膠體的動力學性質407

13.4膠體的電學性質409

13.5溶膠的穩定和聚沉412

13.6溶膠的制備和淨化415

13.7大分子溶液417

統計篇

第14章熱力學統計基礎421

14.1引言421

14.2玻爾茲曼分布定律423

14.3粒子的配分函數428

14.4獨立粒子體繫熱力學函數428

14.5分子的配分函數434

14.6統計熱力學對理想氣體的應用443

第15章量子統計基礎449

15.1量子統計基本原理449

15.2量子統計的計算方法458

15.3其他的量子統計方法及其應用465

附錄469

附錄Ⅰ常用的數學公式469

附錄Ⅱ常見物質的熱力學數據470

附錄Ⅲ常見物理常數及轉換繫數487

參考文獻489

前言

在實現偉大中國夢的當代中國，國家要富強、民族要振興、人民要幸福，對當今中國教育提出了更高的育人要求，教育教學改革在探索中闊步前行！
“十年樹木，百年樹人”“教師是人類靈魂的工程師”，道出了教師在人類文明中的作用。教師工作的核心內容為“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”。靈魂的塑造依托於具有“人類知識”和“創新思維”的教材以及具體實施教學工作的教師。
教材作為教學實施的資料之一，在整個教學實踐過程中處於重要的基礎性地位，故教材內容改革是教學改革的先導。傳統教材多偏重於知識的載入與整編，這有利於人類文明的傳承。然而在創新思維的培養方面，大部分教材忽視創新思維的融入。這種基礎性教材的現狀必然導致師生們隻偏重知識學習而忽視創新思維，不利於自主創新人纔的培養、社會的長足發展和人類靈魂的塑造。
本教材內容的編寫按照大學本專科化學、應化及近化學專業物理化學知識體繫的內容要求，同時，力爭教材內容帶給學生學以致用的實踐感和發散思維的創新性。思考性內容更側重於生活體驗性、更側重於物理化學思想給讀者的生活啟發，有很強的探索性和開放性，帶給師生批判與思辨，利於讀者更理性地認清方向，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，達到在物理化學知識學習的同時塑造健康心理。在實現偉大中國夢的當代中國，國家要富強、民族要振興、人民要幸福，對當今中國教育提出了更高的育人要求，教育教學改革在探索中闊步前行！

“十年樹木，百年樹人”“教師是人類靈魂的工程師”，道出了教師在人類文明中的作用。教師工作的核心內容為“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”。靈魂的塑造依托於具有“人類知識”和“創新思維”的教材以及具體實施教學工作的教師。

教材作為教學實施的資料之一，在整個教學實踐過程中處於重要的基礎性地位，故教材內容改革是教學改革的先導。傳統教材多偏重於知識的載入與整編，這有利於人類文明的傳承。然而在創新思維的培養方面，大部分教材忽視創新思維的融入。這種基礎性教材的現狀必然導致師生們隻偏重知識學習而忽視創新思維，不利於自主創新人纔的培養、社會的長足發展和人類靈魂的塑造。

本教材內容的編寫按照大學本專科化學、應化及近化學專業物理化學知識體繫的內容要求，同時，力爭教材內容帶給學生學以致用的實踐感和發散思維的創新性。思考性內容更側重於生活體驗性、更側重於物理化學思想給讀者的生活啟發，有很強的探索性和開放性，帶給師生批判與思辨，利於讀者更理性地認清方向，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，達到在物理化學知識學習的同時塑造健康心理。

本教材版式獨特，采用“邊講邊練”模式，理論知識與例題、習題、思考題緊密相關，既便於物理化學知識結構的邏輯性、完整性，又有利於針對相關知識的思考、復習、掌握和運用。同時給讀者留出施展個人“創作”的空間，希望邊學習邊“創作”，達到學以致用的目的。

本書共16章，其中孫玉希撰寫第0~7章，宋若靜撰寫第8、9章及附錄，劉勇撰寫第10、11章，何黎明撰寫第12、13章，張運菊撰寫第14、15章；全書由宋若靜統稿，孫玉希審稿、定稿。

非常感謝四川省教育廳和綿陽師範學院教學改革項目的經費支持；同時，向許多教學老前輩、同事們對我們長期教學和科研實踐的熱情幫助、支持與鼓勵，在此表示誠摯的感謝；向《物理化學》教學同行們以及本教材參考資料的著作者們表示誠摯地謝意；向參與本教學實踐並提出寶貴意見的歷屆學子們表示感謝；特別鳴謝曲阜師範大學陳英俊教授、研究生張璟為本教材提供插圖作品。

限於編者水平，書中不當之處在所難免，懇請同行專家及讀者們批評指正。

孫玉希

2015年8月於綿陽

在線試讀

第0章引言
本章基本要求
0-1 了解人類實踐與物理化學的關繫，了解物理化學的建立於發展，掌握物理化學的課程性質。
0-2 掌握物理化學的主要任務。
0-3 了解物理化學的主要內容和主要研究方法。
0-4 熟悉物理化學的學習方法。
§0.1 人類實踐與物理化學
“道可道，非恆道；名可名，非恆名”（老子[1]《道德經》）。學習到底是“痛苦”還是“幸福”？不同的人有不同的回答，在應試教育下回答“痛苦”的學生比例並不小。到底為了什麼而學習？不同的人會有不同的回答：為了升學、為了學知識、為了生活、為了立足社會、為了孝敬父母、為了報效國家、為了祖國、為了人類、為了地球等等；學習到底是為了獲得什麼呢？為獲得金錢、權利、榮譽、社會地位？似乎這些答案都不令人滿意。“你是風（瘋）兒我是沙（傻），纏纏綿綿繞（走）天涯”，難道人生就是“糊裡糊塗地過日子”？一句經典——“大學之道，在明明德”（孔子[2]《禮記.大學》），為我們指明了學習的目的——“在明明德”，其核心在於“德”，其本源內涵在於“一心直行”—— （會意字解析）。
“德”從何來？正如“道德”一詞，“德”從“道”來，隻有真正學到“道”纔會得心應手地從“德”。那麼“道”又要求我們怎麼做呢？仍然可以從“道”的會意字中找到答案——首在走（）。這意味著找到客觀規律的途徑首先在於實際行動。正如《大學》章句——“大學之道，在明明德，在親民，在止於至善”（《禮記.大學》），努力學習的道理在於通過各種實踐活動，弘揚光明正大的道德，追求事物的完美境界。這經典名句告訴了我們學習的方法在於實踐，同時由於對完美目標的無限追求，需要我們不斷開拓創新，認識、利用並完善規律，做符合客觀規律的事情（德從道）。
“道”又從何來？“載物”而“厚德”，從“物”中得“道”而行“德”，故“道”從“物”來。各種各樣的“物”都是以不同的現像展現自身行為顯示自身的性質。在人類長期生產實踐過程中，人們通過對“物”的認識把握“物”的運行規律，從而達到運用“物”駕馭“物”的目的。如何從“物”中得“道”？一句古典回答了這個問題——“物有本末，事有終始。知所先後，則近道矣”。第0章引言

本章基本要求

0-1 了解人類實踐與物理化學的關繫，了解物理化學的建立於發展，掌握物理化學的課程性質。

0-2 掌握物理化學的主要任務。

0-3 了解物理化學的主要內容和主要研究方法。

0-4 熟悉物理化學的學習方法。

§0.1 人類實踐與物理化學

“道可道，非恆道；名可名，非恆名”（老子[1]《道德經》）。學習到底是“痛苦”還是“幸福”？不同的人有不同的回答，在應試教育下回答“痛苦”的學生比例並不小。到底為了什麼而學習？不同的人會有不同的回答：為了升學、為了學知識、為了生活、為了立足社會、為了孝敬父母、為了報效國家、為了祖國、為了人類、為了地球等等；學習到底是為了獲得什麼呢？為獲得金錢、權利、榮譽、社會地位？似乎這些答案都不令人滿意。“你是風（瘋）兒我是沙（傻），纏纏綿綿繞（走）天涯”，難道人生就是“糊裡糊塗地過日子”？一句經典——“大學之道，在明明德”（孔子[2]《禮記.大學》），為我們指明了學習的目的——“在明明德”，其核心在於“德”，其本源內涵在於“一心直行”—— （會意字解析）。

“德”從何來？正如“道德”一詞，“德”從“道”來，隻有真正學到“道”纔會得心應手地從“德”。那麼“道”又要求我們怎麼做呢？仍然可以從“道”的會意字中找到答案——首在走（）。這意味著找到客觀規律的途徑首先在於實際行動。正如《大學》章句——“大學之道，在明明德，在親民，在止於至善”（《禮記.大學》），努力學習的道理在於通過各種實踐活動，弘揚光明正大的道德，追求事物的完美境界。這經典名句告訴了我們學習的方法在於實踐，同時由於對完美目標的無限追求，需要我們不斷開拓創新，認識、利用並完善規律，做符合客觀規律的事情（德從道）。

“道”又從何來？“載物”而“厚德”，從“物”中得“道”而行“德”，故“道”從“物”來。各種各樣的“物”都是以不同的現像展現自身行為顯示自身的性質。在人類長期生產實踐過程中，人們通過對“物”的認識把握“物”的運行規律，從而達到運用“物”駕馭“物”的目的。如何從“物”中得“道”？一句古典回答了這個問題——“物有本末，事有終始。知所先後，則近道矣”。

中國偉大哲學家、思想家老子曰“道可道（事物的規律可以通過我們的努力來獲得；“道”為客觀規律，具有“獨立不改，周行而不殆”的永恆意義），非恆道（規律是變化的，啟發我們要根據條件來使用規律）”。集中國古代智慧的《易經》是對“道”運行規律的高度概括，其中周文王 [3]為此做出了傑出的貢獻。可見從“物”中得到“道”是件非常艱難的事情，其艱難的程度可以從“物”的會意字中得到—— ，需要我們付出汗水和努力纔有可能駕馭好客觀事物。

如何得到事物的規律呢？“物格而後知至”（孔子《大學》），通過“格物”實現“致知”是學習的基本途徑。自然科學的長期發展已經證明，一切現像是物質結構的宏觀反應，可以從其微觀結構上找到答案。利用現代科學技術，解析事物的微觀世界，有利於我們更清晰地認識宏觀世界的現像，化學就是一門非常好的“格物致知”的自然科學，其中作為化學基礎課程之一的《物理化學》是一門集物理、化學的思維、技術及方法的理論學科，可以說是“載物”而“厚德”利於“傳道”自然科學範例，廣義上講，《物理化學》是一門“格物致知、載物厚德”的科學。

人類對事物的認識往往是從復雜中簡單、從簡單中復雜，認識事物的發展規律同樣如此。社會規律屬於遊離於客觀人類的意識形態範疇（當然也可看作是客觀人類體繫宏觀表現出來的規律）；自然規律直接來自於客觀的物質世界；在客觀物質自然界中，非生物比生物更具有穩定性，生物生於自於非生物又高於非生物。從認識事物的次序上講，認識世界的“格物”首先應該從非生物的認識開始，從非生物界獲得的規律或許對生物領域和社會領域規律的認識有幫助或啟發。帶著由非生物體繫規律能否用於生物體繫乃至社會體繫的想法，本課程編排多采用“左講右練、左講右思”的方式。本教程每頁左側按照經典《物理化學》不同主題來介紹相關的知識，學習人類從對非生物體繫尤其是化學體繫的認識規律；頁面右側給出了部分思考性的題目，希望讀者能從化學體繫規律中獲得人類意識形態範疇的啟迪，達到“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”的目標。雖然本教材的內容不能覆蓋所有的領域，但所涉及到的主題也會對讀者未涉及的領域提供理論參考與指導——當你迷茫時請研讀《物理化學》內容，領悟自然科學中蘊含的哲學思想，結合中國文化經典，會有利於你找到正確的人生奮鬥方向。

人類所面臨的自然世界的各種現像往往發生的是物理變化或化學變化；物理和化學是人類文明的重要承載之一，能夠從原子、分子層面認識自然、理解自然。用物理與化學相結合的方法來認識自然界的事物，將是對自然事物好的“格物窮理”方法。這種從研究物理現像和化學現像之間的相互聯繫入手，根據物理學的原理，用物理、化學的實驗方法，研究自然事物的性質和行為，探求自然事物現像尤其是化學現像一般規律的理論學科，在當今自然科學中稱為物理化學，這裡稱為狹義物理化學或經典物理化學（通常不特別指明時即為物理化學）。

當今物理化學在維持繫統科學占駐重要的地位，已經成為一門相對成熟而且繫統的學科。《自然辨證法》告訴我們：“宏觀現像是微觀結構的反映，事物規律是微觀結構規律的集中表現形式”，基於此，生命物質是由非生命物質組成的，非生命物質的規律應該是大部分地適合於生命體繫。將經典物理化學的理論運用於整個自然界甚至意識形態領域，這裡稱為廣義物理化學。本教材是從經典物理化學對物質的認識入手，學習狹義物理化學不同主題的同時，來進一步定性乃至定量地認識自然和社會全部規律的廣義物理化學思想（體現在頁面右側部分思考題的內容），以期在傳承狹義物理化學知識的同時，更有利於塑造學生的科學素養、綜合素質、創新意識和發散思維等品質。

在廣義物理化學研究方面，先輩們為我們指明了方向和方法。儒家給出“明明德、親民、止於至善”，道家給出“道可道非恆道，名可名非常名”，具有文化源頭水平的《周易》[4]用“陰”和“陽”來闡明事物變化規律，堪稱是世界文化經典。其中《易經》成書早，雖然其文字內容隨時代演變不易被讀懂，但其所蘊含的深刻內涵未必是當今所認識的《周易學》，其辯證思維方法非常值得當代人學習，是廣義物理化學的重要思維方法之一。

[1] 老子前571前471年），字伯陽，謚號聃，又稱李耳，是中國偉大的哲學家和思想家，被道教尊為教祖。老子著有五千言的《老子》一書，又名《道德經》，包含大量樸素辯證法觀點。

[1] 孔前551前479年），名丘，字仲尼，中國春秋末期的大思想家、大教育家、政治理論家，儒家學派的創始人。

[3]周文前1152~前1056)，姓姬名昌，華夏族（後漢族）人，西周奠基者；是很有作為的創業主，勤治政、拓疆域、施仁德、遭囚禁、賢者弼、創周禮、演周易、戰犬戎、益子孫等。

3.4.1 焦耳氣體真空膨脹實驗

內能與常用的熱力學函數有怎樣的關繫呢？為了探討這個問題，焦耳在1843年做了氣體膨脹的實驗，又稱為焦耳實驗（為紀念焦耳的科學貢獻而取名；氣體又稱焦耳氣體，實為理想氣體），該焦耳實驗的裝置如圖3-5所示，容器A內裝有氣體，B抽成真空，盛有水的容器D用絕熱壁制成，A、B浸在溫度為T的水中，達到熱平衡後打開活栓C，氣體膨脹而進入B，氣體做向真空的自由膨脹。氣體因膨脹而改變了體積，從溫度計E讀數的變化來研究氣體內能與體積變化的關繫。在當時的測量精度下，焦耳在實驗中並沒有發現溫度計讀數發生變化，意味著氣體體繫並沒有與水交換熱量，也意味著該實驗氣體並沒有因為體積變化而發生溫度的變化，根據熱力學定律，可知

(3.38)

這說明焦耳氣體的體積變化並不能改變體繫的內能。

3.4.2 理想氣體的內能

對於定量的物質體繫，可設U = f(T, V)，則

又焦耳實驗證明： dT=0，dU=0

故

∵ dV≠0

∴ (3.39)

這意味著在恆溫時，焦耳氣體的內能不隨體積的變化而變化。

同理，若設U = f(T, p)，則

(3.40)

這意味著在恆溫時，焦耳氣體的內能不隨壓力的變化而變化。

式(3.39)和式(3.40)表明理想氣體的熱力學能僅是溫度的函數，而與體積、壓力無關，即

(3.41)

由式(3.41)還可以推出，對於無相變化無化學變化的定量理想氣體的等溫過程，內能變為零，即。

一般把等內能過程中體繫體積V變化所引起的溫度T變化的現像稱為焦耳效應，而把這個量稱為焦耳繫數，即

(3.42)

焦耳實驗發現焦耳氣體的μJ =0，即氣體的內能隻是溫度的函數，與體積無關，稱之為焦耳定律。的實驗證明，遵守焦耳定律的氣體必須是理想氣體。也就是說，隻有理想氣體的內能纔是溫度的函數。在焦耳實驗中，沒有觀察到氣體溫度的變化，這是因為水的熱容大，在當時溫度測試技術水平，氣體內能的變化達不到使水溫發生變化的可測的量變化的水平。

3.4.3 理想氣體的焓

焦耳氣體的焓與常用熱力學函數有怎樣的關繫呢？下面我們用數學推導的方法獲得理想氣體的焓與熱力學函數的關繫。

根據焓的定義式： H = U + pV

在等溫下，兩邊求壓力導數，得

又，理想氣體的pV=nRT，

∴ (3.43)

這意味著在恆溫時，焦耳氣體的焓不隨壓強的變化而變化。

同理，得

(3.44)

這意味著在恆溫時，焦耳氣體的焓不隨體積的變化而變化。

式(3.43)和式(3.44)表明理想氣體的焓僅是溫度的函數，而與體積、壓力無關，即

(3.45)

由式(3.45)還可以推出，對於無相變化無化學變化的定量理想氣體的等溫過程，焓變為零，即

根據式(3.41)和式(3.45)知，在對理想氣體的內能變ΔU和焓變ΔH的計算時，不再受體積、壓力等條件的限制，直接用等溫熱容和等壓熱容對溫度積分即可獲得理想氣體的內能變和焓變值。可以結合焦耳實驗得出的式(3.39)和(3.43)得出ΔU和ΔH的數學表達式，具體推導如下：

對理想氣體，設U = f(T, V)，則

∴

對理想氣體，設H = f(T, p)，則

∴

3.4.4 理想氣體的熱容

∵

理想氣體：U = f(T)，H = f(T)

∴ 理想氣體的CV和Cp僅是溫度的函數。

對理想氣體，有

， (3.46)

在例題3-4中曾經證明出

(3.47)

將式（3.46）代入式（3.47），得

(3.48)

式(3.48)的結果與式(3.37)一致。

3.4.5 絕熱過程

A. 絕熱過程方程式

如果體繫發生狀態變化的過程中與環境沒有任何熱量交換，這種過程稱為絕熱過程(adiabatic process)。若體繫發生絕熱過程，體繫會有哪些變化特點呢？讓我們一起來推導認識一下。

根據熱力學定律，封閉體繫有

若體繫發生絕熱過程，則 δQ = 0

若體繫不作非體積功，則 δWf =0

故封閉體繫非體積功為零的絕熱過程有

(3.49)

對理想氣體，有 dU=CVdT ①

②

將①和②代入式(3.49)，得

③

④

又 ⑤

⑤代入④，得 ⑥

對⑥式兩邊求定積分，得

⑦

令（γ稱為熱容比）

則⑦式可變為，

(3.50)

結合pV= nRT，容易得出

(3.51)

(3.52)

式(3.50)、(3.51)、(3.52)為理想氣體在絕熱可逆不作非體積功過程的過程方程式，表示出了理想氣體絕熱可逆過程中p、V、T之間的關繫，一般稱為絕熱過程方程。

B. 絕熱過程體積功

據體積功的計算公式

將絕熱可逆過程方程 pVγ = C，代入上式，得

又 p1V1γ= p2V2γ = C

∴

即 (3.53)

對於理想氣體，有 pV = nRT，代入式(3.53)，得

(3.54)

又 Cp-CV = nR，即nR/(γ-1) = CV，代入得

(3.55)

我們可以根據式(3.53)、(3.54)、(3.55)來計算理想氣體絕熱可逆過程的功，其中式(3.55)可用於任意絕熱過程功的計算，它可以根據絕熱過程利用熱力學定律直接推導出來。

例題3-6 在273.2K和1.0×106Pa壓力下，10dm3氦氣(看作理想氣體)，用下列三種不同過程膨脹到後壓力為1.0×105Pa，①等溫可逆膨脹；②絕熱可逆膨脹；③在外壓恆定為1.0×105Pa下絕熱膨脹；試計算各過程的Q、W、ΔU、ΔH。

解：體繫的變化過程可表示為：

初始狀態： p1 = 106Pa, V1=10dm3, T1=273.2K

①/②/③過程

終狀態： p2=105Pa, V2=?, T2=?

根據初始狀態，得

根據題目單原子理想氣體，得

①為等溫過程，根據理想氣體的性質，有

∵

②絕熱可逆膨脹，根據式(3.57)，得

∴

∵ 絕熱過程，

∴ Q2 = 0，

根據熱力學定律，得

③為恆外壓絕熱膨脹過程

∵絕熱過程，有Q3 = 0

∴

即：

將已知的n、CV,m、T1、pe、p1、p2數據代入上式，

解得

從而，得出

C. 恆溫可逆和絕熱可逆過程的體積功對比

對於理想氣體，在恆溫可逆過程中，壓力和體積遵守方程

pV = nRT

而在絕熱可逆過程中，壓力和體積遵守方程

等溫可逆過程和絕熱可逆過程的功可用示意圖3-6表示，圖中AB線下的面積代表等溫可逆過程所做的功，AC線下的陰影面積代表絕熱可逆過程所做的功。因為γ>1，所以絕熱過程曲線的斜率的坡度較大。在絕熱膨脹過程中，體繫體積增大對外做功和溫度下降兩個因素都使得氣體的壓力降低；而在等溫膨脹過程中，體繫是在理想熱交換環境條件下始終保持體繫溫度不變，體繫完成體積增大對外做功的過程。

在實際過程中完全理想的絕熱或完全理想的熱交換都是不可能的，實際過程中都不是嚴格的等溫或絕熱，而是介於兩者之間，這種方程稱為多方過程(polytropic process)，其方程式可表示為

(3.56)

式中γ>n>1。當n接近於1時，過程接近於等溫過程；當n接近於γ時，過程接近於絕熱過程。圖3-6中的AB、AC線表示的過程都是可逆的，兩條線之間的部分是實際不可逆過程。

圖3-5 焦耳氣體自由膨脹實驗裝置圖

焦耳氣體實驗的啟發：

(1)科研原來這麼簡單——設計實驗、論證想法！（即使有不嚴密性，但隻要你充分利用當代的理論方法、科研條件，其結果與結論就是被認可的，其工作會推動科學發展和人類科技進步）

(2)焦耳實驗推出了這麼多結論，展現出焦耳實驗的偉大科學價值，可見理論方法和數學推導的科學價值。

思考：

3-9你是否也具有理想氣體成立的條件？（18歲之前受父母和老師的管教約束，18歲之後的生活如大學學習生活等）

3-10當你不具備理想氣體成立的條件時，你是如何提高自身 “內能”或“焓”的？當你具備理想氣體成立的條件時該如何提高呢？

習題：

3-1證明理想氣體有

(1) ，

(2) 。

思考：

3-11過程方程與狀態方程有何區別？

3-12理想氣體絕熱過程方程式的條件是什麼？為什麼？

3-13體繫絕熱過程發生什麼變化？

3-14體繫絕熱過程中為什麼要對外做功？

3-15試理論闡釋《出師表》中“受任於敗軍之際，奉命於危難之間”這句話的科學價值？

3-16你的學習時期是否可看作絕熱過程？在這個過程中“環境”希望你增加的是什麼？

3-17體繫提高內能的價值是什麼？

習題：

3-2試用物理化學理論闡釋體繫“絕處逢生”的條件。

3-3有2mol氫氣(看作理想氣體)，從V1= 15dm3到V2=40dm3，經過下列三種不同過程，分別求出其相應過程中所做的W、Q、△U和△H，並判斷何者為可逆過程？(1) 在298 K時等溫可逆膨脹；(2)在初始溫度為298K，保持外壓力為1p?，做等外壓膨脹；(3) 始終保持氣體的壓力和外壓不變，將氣體從T1 = 298K加熱到T2，使體積膨脹到V2。[-4860J, 4860J, 0J, 0J; -2500J, 23146J, -2386J, -3341J; -8250J, 25863J, 17613J, 24658J]

思考：

3-18例題3-6的計算結果說明了不同過程變化哪些規律性特點？

3-19試根據不同過程功的差異性原理設計高效率機器的工作過程。

圖3-6 等溫可逆(AB)和絕熱可逆(AC)過程功的示意圖

[4]《周易》成書於戰國時期，但表達的是周代形成的天命思想，是一部中國古哲學書籍。易的主要意思是變化，周易以高度抽像的六十四卦的形式表征普遍存在的雙邊關繫中可能發生的各種各樣的變化。周易分為易經和易傳兩個方面，“天人合一，天人感應”是易經的核心理論，是建立在論基礎上對事物運行規律加以論證和描述的書籍，其對於天地萬物進行性狀歸類，天干地支五行論，在對客觀世界的變化做出解釋時，使用了“乾坤”、“陰陽”、“剛柔”等範疇和命題。《周易》是中國傳統思想文化中自然哲學與倫理實踐的根源，對中國文化產生了巨大的影響，是中華人民智慧與文化的結晶，被譽為“群經之首，大道之源”。在古代是帝王之學，政治家、軍事家、商家的必修之術。《周易》含蓋萬有，綱紀群倫，是中國傳統文化的傑出代表；廣大精微，包羅萬像，是中華文明的源頭活水。

網友評論我們期待著您對此商品發表評論

相關商品

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】