6百擦 作用，正是由于它体现了从简单到复杂、从低级到高级的认识活动次序，或从问 题的提出，明确研究对象，进行实验考查，提出化学假说和检验化学理论的认识 过程，从而对新的事物或问题能指明研究的途径和方法，以避免错误，少走弯路。 在物理化学的学习过程中，我们能学到前人处理问题的许多方法。了解这些方 法，在我们今后的工作中能起到重要的作用。 过去我们一般对化学方法的认识不够充分，实际上化学知识和化学方法是 构成化学的两大部分。一部化学史表明无论是较早期的Lavoisier(拉瓦锡) van't Hoff(范特霜夫)和Dalton(道尔顿)，还是近代的Pauling(鲍林)、福井谦 和Prigogine(普里高津)等有造诣的科学家，他们不仅有渊博的科学知识，而且 在化学方法上都各有创新，各有独到之处。近年来在一些新兴的学科中，系统 论，信息论和控制论等越来越引起化学研究工作者的重视。如果说思维工具（即 化学思维逻辑)是化学方法中的“软件”，则技术工具就是化学方法中的“硬件”。 只有两者结合互补，才能开拓化学研究的新领域。 §0.4物理化学课程的学习方法 物理化学课是化学化工学院各专业的一门重要基础课程，学习这门课程的 目的，主要是： (1)进一步扩大知识面，打好专业基础。了解化学变化过程中的一些基本 规律。加深对先行课如无机化学（普通化学）、有机化学、分析化学的理解，做到 知识面要宽、基础要深。在基础的物理化学课程中，重点在于掌握热力学处理问 题的方法和化学动力学的基本知识，了解动力学的一些新进展。 (2)进一步培养自己的独立工作能力，提高自学的能力。学习前人提出问 题、考虑问题和解决问题的方法。逐步培养独立思考和独立解题的能力。 关于如何学习物理化学这门课程，可以提出如下几点，供读者参考（读者可 以结合自己的具体情况灵活掌握)。 (1)学习过程中要抓住每一章的重点。在学习每一章时要明确了解这一章 的主要内容是什么，要解决什么问题，采用什么方法解决，根据什么实验、定律和 理论，得出什么结果，有什么用处，公式的使用条件是什么？等。这些问题在开 始学习某一章时，可能还不能窥其全貌，但在每章学完之后，则应对上述问题有 明确的了解。 (2)物理化学课程中的公式，相对于前几门先行课来说，无疑是较多一些， 要注意数学推导过程只是获得结果的必要手段，而不是目的，不要只注意繁杂的 推证过程，而忽视了结论的使用条件（这些条件往往是推导过程中所引进去的） 以及其物理意义
Q课外参考读物 7 除了重要的公式外，对一般公式及其推导过程，仅要求理解而一般不要求强 记。 (3)课前自学，听课要记笔记，对重要内容要用自己的语言简明扼要记录下 来。经验证明，记笔记可以使注意力更加集中，锻炼手脑并用，使思维处于活跃 状态 (4)注意章节之间的联系，把新学到的概念、公式与已经掌握的知识联系起 来。在每次听课之前，应复习前次课程的内容，不积压。学习任何一门课程都是 这样，只有通过前后联系，反复思考，才能逐步达到较为熟习或融会贯通的境界。 (5)重视习题。习题是培养独立思考问题和解决问题必不可少的环节之 一。通过解题可以检查对课程内容的理解程度或加深对课程内容的理解。 在物理化学中任何有价值的理论，其提出和建立都具有生产实践和科学实 验的基础，并能对实践起指导作用。科学的发展总是反复不断的经历“知识的积 累和飞跃”两个阶段，对于一个人的成长来说，同样有了积累，才能为今后的飞跃 创造条件。就像一个熟练的老工人一样，他熟悉每一个零件的性能，机器出了毛 病，他非但能很快地找出毛病之所在予以修理，而且他有能力利用各种零件重新 创造性地组装一部性能更好的新的机器。我国著名数学家华罗庚教授曾说过： “在中学时，别人花一小时，我就花两小时。而到工作的时候，别人花一小时能解 决的问题，我有时就可能用更少的时间就解决了”。这句话意味深长，值得我们 认真思考。 课外参考读物 1.赵匡华.化学通史·北京：高等教育出版社，1990 2.中国科学院化学学部，国家自然科学基金委化学科学部，展望21世纪 的化学.北京：化学工业出版社，2000 3.化学方法论编委会·化学方法论·杭州：浙江教育出版社，1989 4.徐光宪.今日化学何去何从.大学化学，2002,18(1)：1 5.徐光宪，21世纪化学的展望，大学化学，2002,16(1)：1 6.徐光宪.我对素质教育的认识.大学化学，2004,19(3)：1 7.唐有祺.展望未来的化学.大学化学，2000,15(6)：1 8。施开良，姚天扬，俞庆森·培养新型人才要重视基础，抓好“五基”教学 大学化学，2004,19(3)：16 9.施开良，姚天扬，俞庆森·化学类专业创新人才培养模式探讨.大学化 学，2002,17(6)：8 10.朱清时，如何培养学生的创新意识.大学化学，2000,15(4)：1
日论静 11.傅献彩.三十年来我国物理化学课程的变迁及对今后改革的几点看 法.物理化学教学文集(I).北京：高等教育出版社，1986 12.顾翼东.物理化学教学的一些回忆，物理化学教学文集（Ⅱ），北京：高 等教育出版社，1991 13.华形文·忆傅老的教学风范，楮德莹.怎样学习化学和研究化学 纪念大学时代第一位老师傅鹰先生，北京大学隆重纪念傅鹰先生诞辰100周年 论文.大学化学，2002,17(6)：55,57 14.许国良，叶树根，路论化学家辩证思维发展的五个阶段.化学通报， 1992,3(59) 15.陈丽，陈学民·美国化学教育中的科学道德教育，大学化学，2003,18 (4):62
第一章气体” 物质的聚集状态通常有气、固，液三种状态。在研究放电管中电离气体的性 质时，发现了一种新的导电流体，其中包括带正负电荷的离子、电子以及少量未 经电离的分子、原子等，整体呈电中性，故称为等离子体(plasma state)。它与 气、固、液三态在性质上有着本质上的不同，是物质的另一种聚集状态，被称为物 质的第四态（闪电、极光等是地球上天然等离子体的辐射现象。等离子体是宇宙 间物质存在的主要形式，它占字宙间物质总量的绝大部分。电弧、闪光灯中发光 的电离气体，以及实验室中的高温电离气体是人造的等离子体)。广义地讲，物 质的聚集状态远不止这些，例如有人把超高压、超高温下的状态称为第五态。此 外，还有超导态、超流态等等。 历史上人们对气态物质的性质研究得比较多，获得了许多经验定律，然后对 气体分子的运动设计微观运动模型，从理论的角度深人研究气体分子运动的规 律。同时，由于在气体中分子的数量很大，需要采用统计学的方法来研究。这种 从宏观到微观并利用微观图像使宏观现象得到解释的认识过程，是正确的科学 研究方法，是我们应该理解和十分关注的。例如从物质的微观运动去了解压力、 温度等宏观量的微观本质等。 §1.1气体分子动理论 对于气体在低压及较高温度下的行为，在历史上曾经归纳出一些经验定律 如Boyle-Marriotte(波义耳-马里奥特)定律，Charles-Gay-Lussac(查理-盖· 吕萨克)定律等。从这些经验定律可以导出低压下气体的p,V,T之间的关系 式。即 pV =nRT (1.1) 式中n是物质的量，单位是mol:p是压力，单位是Pa(帕[斯卡])；V是气体的体 积，单位是m;T是热力学温度，单位是K(Kelvin)。 ①本章的内容如与先行课重复，可根据具体情况决定是否讲授，也可以适当安排一些练习以巩周 或加深过去所学过的知识。本章中所讨论的部分内容，在以后讨论化学动力学时是很有用的。化学反应 本质是分子之间的反应，建立分子运动的微观图像，从微观的角度思考问题，对化学工作者来说是很重安
10第=来气体称 T=(t/℃+273.15)K t是摄氏温度，R是摩尔气体常数，等于8.3145J·mo1,K-1。 这种联系压力、体积和温度三者间的关系式称为状态方程式(equation of state)。压力越低，温度越高，气体越能符合这个关系式。我们把在任何压力 任何温度下都能严格遵从式(l.l)的气体叫做理想气体(ideal gas或perfect gas)。所以，式(1.1)又叫做理想气体的状态方程式。理想气体实际上是一个科 学的抽象概念，客观上并不存在，它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极 限情况。但是引人理想气体这样一个概念是很有用的，一方面是它反映了任何 气体在低压下的共性：另一方面，理想气体的，V,T之间的关系比较简单，根据 理想气体公式来处理问题所导出的一些关系式，只要适当的予以修正，就能用之 于非理想气体或实际气体。 为了进一步说明为什么理想气体的p,V,T之间会具有这样简单的关系，这 需要深入了解气体分子运动的情况。人们根据对宏观现象的认识，提出了分子 运动的微观模型，然后根据所设想的运动模型来推导运动的规律。如果据此所 推出的结论能与实验事实相符合，则说明所设想的模型是合理的或正确的。而 经过实践反复的考验及修改后，这种假设就可以上升为一种为公众所接受的理 论或学说。 对于气体分子动理论(kinetic theory of gases)有贡献的学者主要是19世纪 下半期的Clausius(克劳修斯)，Boltzmann(玻耳兹曼)和Maxwell(麦克斯韦)等 人。 气体分子动理论的基本公式 在近代科学发展的进程中，模型的方法曾经发挥重要的作用，并将继续发挥 其作用。人们对宏观的对象进行了一定的观察、实验，然后通过概括、综合，得到 了一些经验规律。为了解释这些规律，深人了解各种因素的内在联系，人们常常 利用想像、类比、抽象推理等手段，建立了理想化的模型，略去非本质的次要因 素，使问题简单化，从而也易于找出基本因素之间的相互关系。然后，再逐步予 以修正，使之可用于实际系统。这种认识事物的方法行之有效。历史上，如对原 子结构的认识、量子力学的建立、对溶液（也包括电解质溶液）的认识等，无不得 力于模型的建立。在化学过程中，对一些非常复杂的系统，也常常使用模型的方 法，这种方法也称为模型拟合(model fitting.),使尚未十分清楚的问题简单化。 气体分子运动的微观模型可表述为： (1)气体是大量分子的集合体。相对于分子与分子间的距离以及整个容器 的体积来说，气体分子本身的体积是很小的，可忽略不计，因此常可以将气体分 子当作质点来处理