《物理化学》PPT课件.ppt

物理化学,任课教师：熊振海QQ群：112104578（学号+姓名加入）答疑时间：周五下午第一大节 答疑地点：食品学院A115,上海海洋大学物理化学课件,上海海洋大学物理化学课件,绪 论,物理化学简介,物理化学课程简介,基本数学知识复习,相关气体知识复习,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，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-,a.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？,(1)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(3)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？,化 学 反 应,压力p体积V温度T,能量转化,总结规律,物理化学,变化,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？,（1）遵循“实践理论实践”的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般，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：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.物理化学简介,b.物理化学的研究方法？,热力学方法：,以众多质点组成的宏观体系作为研究对象，以两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，而不涉及变化的细节。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？,统计力学方法：,用概率规律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宏观性质。,量子力学方法：,用量子力学的基本方程（E.Schrodinger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？,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,19世纪中叶:热力学第一定律和热力学第二定律的提出1850：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1906-1912：Nernst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？,第二阶段：1920 s-1960 s：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.,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？,第三阶段：1960 s-：,(1)从宏观到微观,(2)从体相到表相,(3)从定性到定量,(4)从单一学科到交叉学科,(5)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？,催化基础的研究原子簇化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,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？,期末（70%），出勤（10%），实验（20%）,期末考试形式：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？,推荐参考书教材：物理化学 傅献彩等编（南京大学)物理化学 王正烈编（天津大学）物理化学 胡英主编（华东理工大学）物理化学解题指导（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？,第一环节：认真听课预习。认真听课：注意以下三点 基本概念；基本理论；基本计算；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。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？,第二环节：课后复习和做习题复习：整理和补充笔记，注意及时总结做习题：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？,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；请假：病假（医院假条）+事假（家长和辅导员签字）+世博会志愿者；旷课满三次，取消期末考试资格；编造、篡改实验数据，只要发现一次，本学期实验成绩计零分；,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：Z=f(x,y)如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中：p=f1(T,V),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 T=f3(p,V),温度是压力和体积的函数,上海海洋大学物理化学课件,3.基本数学知识复习,b.全微分:若p=f(T,V),其物理意义：p是一个状态函数，dp只与始、终态有关，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.偏微商的物理意义：如 p=f(T,V),注意：其意义是变化率而不是变化值;其几何意义是变化曲线的斜率.,表示等容条件下 p随T的变化率;,表示等温条件下 p随V的变化率;,上海海洋大学物理化学课件,3.基本数学知识复习,d.微分法则与积分法则（复习高等数学）,上海海洋大学物理化学课件,4.有关气体知识复习,a.理想气体,R=8.314 Jmol-1K-1=1.987calK-1mol-1=0.08206 atmL K-1mol-1,上海海洋大学物理化学课件,4.有关气体知识复习,b.气体分压和道尔顿分压定律,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,a、实验内容,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,b、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、间接测量值误差的估算误差传递公式,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、间接测量值误差的估算误差传递公式,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、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、数据处理与结果表达列表法,蒸馏水在不同温度下的粘度、运动粘度和密度,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,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、数据处理与结果表达作图法,1.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,3.标题,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，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 1，2，5为宜，切忌 3，7，9。如果作直线，应正确选择比例，使直线呈 45倾斜为宜。坐标原点不一定选在零，应使所作直线与曲线匀称地分布于图面中。在两条坐标轴上每隔 1 cm 或 2 cm 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。,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,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在其位置上，可用，等符号表示，符号总面积表示了实验数据误差的大小，所以不应超过 1mm 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。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。,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,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、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、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、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(1)任何一个物理量的数据，其有效数字的最后一位，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、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、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：9.435、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、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 3.2973,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,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,10 x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、数据处理与结果表达有效数字的处理,上海海洋大学物理化学课件,5.实验课要求,e、数据处理与结果表达避免过分依赖计算器,