【物理化学】南京大学傅献彩版

1化学：

化学规律被证伪，同时也曾经很好解释现象的发生和控制。

2热力学：

热力学是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科，

与统计物理学分别构成了热学理论的宏观和微观两个方面。

热力学主要从能量转化的观点来研究物质的热性质，

它提示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，

总结了物质的宏观现象而得到的热学理论。

他们认为：“尽管看不到，也不能否定分子运动是存在的。”

一、循序渐进：

化学现象：

透明的手机塑料壳发黄。分子层面物质发生了结构的变化，变化过程的方向，限度、光热电能量的变化。A+B+C⇨D+F+G

描述化学现象的基本概念：

化学现象中物质的看得见摸得着的物理属性：压强、温度、体积、分子量（mol）

化学现象的基本问题：

谁变成了谁，会有多少变化了，花了多少时间变化的，每个时刻有哪些物质，怎么变化的。

基本现象：

长什么样：基本粒子的排列和相互吸引和排斥力：（离子态）⇨气（氨气） ⇨液 （自来水）⇨（液晶）⇨ 固（铁块） ⇨（超凝聚态）

二、热力学研究化学现象：

• 规律

PV＝NRT。

气体定律：波义耳研究空气弹气体的压强和体积关系、查理研究空气膨胀和温度的关系，盖吕萨克气体的压强和温度的关系、

Hess定律：A⇨B 可以又C\D\F\G……等多种pvT状态。这个过程的能量变化是不变的。起始和最终状态不变，吸收或者放出的能量是不会变化

化学现象中的统计学规律（PVTN 的变化规律）：理想气体状态方程、

研究的对象：宏观的体系的性质和大量分子的集合体。

解决什么问题：

• 为了解决什么问题：给方向：什么状态能反应、什么状态不能反应。比如合成氨气常温常压能不能反应，怎么改变压力温度催化剂来反映。比如常温常压下石墨变成金刚石怎么做？
• 具体怎么实现高温高压则是其他专业知识来解决。
• 给一个反应和实际条件：能不能进行。
• 如果不能改变压力温度可能会发生。

局限：

1、解决不了过程怎么变化的（动力学则解决这个问题）。比如卤素和氢气反应，反应形式的化学键的断开和生成的差异。微观动力学的变化过程。

2、不关注结构与性质的关系。

温度：

发现：找一个参考才会有温度的概念。

什么是温度：水变成冰块 水变成水蒸气。导致水形态变化的原因是温度。是否适用其他物质呢？温度是有什么改变呢？温度是由摩擦生热，燃烧生热。比如烧柴火、比如双手摩擦。人谁让由主观的寒热感知，但是每个人的寒热感知是不一样的。国外科学家就有用空气热胀冷缩 水银 酒精的热胀冷缩做的体积变化。http://zhidao.baidu.com/question/1373162957154682619

温度为什么可以使用其他物质呢？

1原来热可以传递热辐射 热对流 热传导让周围的物质气液固状态发生变化。也就是物质组成分子的间距收热影响。

2物体之间的温度是可以传递的。做功（摩擦加热）和热传递（不同温度的物质接触）。怎么

怎么判断温度不同呢？

规定标准大气压0℃的冰的温度。依旧没有办法判断温度是多少。用水银的单位体积作为温度的表征，因为水银不断加热过程体积也在变化。

热怎么计算呢？

做功：F×X=W 能量转化以做功的方式。水蒸气火车。焦耳实验

热可以做功：温度是物质的内能自变量。也就是物质分子的热运动具有的能量。焦耳探究内能和做功和热传递的定量关系

它是1850年焦耳首先测定热功当量的实验。盛在绝热容器内的水，由于砝码的下落带动桨叶旋转。而使水温升高。如果砝码下落所作的功为ΔW，使容器中质量为m的水升高温度为ΔT，那么与ΔW相当的热量ΔQ应为式中C是水的比热，根据实验测得的ΔT，可将ΔQ计算出来；ΔW可以根据砝码的质量和下落的距离算出。根据实验所得数据。计算所得结果，这就是测热功当量的焦耳实验。

焦耳实验视频<iframe frameborder="0" src="https://tv.sohu.com/s/sohuplayer/iplay.html?bid=344131829&autoplay=true&disablePlaylist=true" allowFullScreen="true" scrolling="no"></iframe>

绝热环境：

焦耳挺有意思的版定理通过实验来证明，内能和做功

水温升高只和滑块的下落高度有关。

实现绝热过程有两种情况：

①用绝热材料制成绝热壁，把系统与外界隔开，就可以近似地实现这一过程。

②使过程快速进行，系统来不及与外界进行显著的热量交换。热损失的时间趋近于0 极限状态的热损失趋近于零。

绝热状态下 内能变化只和做功大小有关 。而且内能变化用温度计（水银体积变化幅度）表达和做功正相关。

内能定义怎么出现的？

1. 分子的动能：

包括分子的平动能、转动能和振动动能（分子的振动同时具有振动势能，一般把振动动能和振动势能统称为振动能）。

2. 分子间的相互作用势能

温度：

这个状态函数就是分子热运动的平均动能，

温度计的出现：

热平衡定律：

所有能够相互接相互的物质，达到相同的状态。比如冷水和热水接触后会达到温水相同状态。物质相互接触后会达到相同的状态。

定量：

取某类物质比如水银接触任何物质，以5g标准大大气压下的x体积的水银的温度1度，那么接触不同物质导致水银的体积比变化就乐意由温度的数值。

能量守恒的发展：

理论——迈尔

迈尔是明确提出“无不能生有”，“有不能变无”的能量守恒与转化思想的第一人。而这理论正是建立热力学第一定律的基础。

实验——焦耳

由于焦耳精心严谨地进行了热功当量测定等一系列实验，奠定了热力学第一定律的实验基础，得到了人们的认同。

一批不懈努力的科学家

亥姆霍兹将能量守恒定律第一次以数学形式提出来，而卡诺、赛贝等人也都有过这方面的见解。

事实证明客观条件成熟，相应的自然规律一定会发现。

热力学发展简史 - 热管理的文章 - 知乎

https://zhuanlan.zhihu.com/p/275620995

简单理解热平衡：

一块冰、一杯沸腾的水。2者接触后都变成了不沸腾的液态水。变成了相同的状态。

用手摸热水和冰块最后感觉是不一样的。热水冷水接触后，你用用手触碰的感觉是一样的。

热的铁块一 和铁块二 蒸发水。各自蒸发的水体积和 和2个体铁块接触后蒸发的水量一致。

把这类会变成相同的冷热感觉不一样叫做温度。用水银接触不同的物质，水银的体积（接触其他物质会达到形同的状态）叫做物质的温度值。

不太理解热平衡：太抽象了还有温度。

不同温度的物质相互接触后温度会相同。

但是如果用温度计（水银、热电偶）定义我呢度多少，会显得温度是和温度计的物质的热胀冷缩 或则电流热效应有关。

我觉得用做功俩定义比较容易接受。

比如和水银接触的物质分开接触水银导致水银体积变化的和 和物质接触后水银接触体积变化一致来描述更直观。进一步做功的计算更容易理解。

摄氏度 以水银体积做定量。

卡诺循环（四部循环过程的热机 等温 恒压 绝热 压缩 膨胀） 做功和温度 两个发动机的效率比值即做功之比正比于各自热源的温度。

Tx=To Q1/Q2

热电偶测温原理

1.定义: 由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。

2. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。

将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温 度不同时，如果 T ＞ T 0 （如上图 12-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为 热电效应 。

二、学科思维

是基于实际问题 描述 发现规律 提出假设 设计实验 验证实验 得出规律

每个学科会有自己基本概念和属于，这些属于基于实际生活现象，提出各种方法和规律都是用来解决问题的

学科是运用自己独特方法解决某些特定问题，基于现实问题得出的概念 和假设 和规律 的不断探究，发现更多的规律和解决实际出现的问题 和解释问题的出现和发展。