Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:University Science Books

作者:Raymond Chang

出品人:

页数:960

译者:

出版时间:2000-3-1

价格:USD 132.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9781891389061

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 化学
• 生物科学
• 热力学
• 动力学
• 量子化学
• 统计力学
• 光谱学
• 电化学
• 界面化学

《化学热力学与统计物理：原理与应用》 内容概要： 本书旨在为化学、物理学、材料科学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的化学热力学与统计物理学基础。全书结构严谨，逻辑清晰，从宏观的热力学基本定律出发，逐步过渡到微观的分子行为与统计描述，最终实现对复杂化学与物理过程的定量理解与预测。 第一部分：经典热力学基础 本部分聚焦于宏观热力学框架的构建与应用。 第1章：热力学基本概念与体系描述 本章首先界定了热力学的基本概念，包括系统、环境、状态函数与路径函数。详细讨论了热力学平衡态的定义，以及各种热力学过程（如等温、等压、绝热过程）的特征。重点阐述了热力学第一定律——能量守恒定律，并引入了内能（U）的概念。 第2章：热力学第一定律与焓 本章深入探讨了功（W）和热（Q）的定义及其与内能的关系。重点介绍了焓（H）作为恒压过程的有用函数，讨论了标准生成焓、反应焓的计算方法，以及使用基尔霍夫定律（Kirchhoff's Law）计算温度依赖性反应热。通过大量实例展示了热化学在能量分析中的应用。 第3章：热力学第二定律与熵 本章是理解自然过程方向性的核心。详细阐述了熵（S）的概念，从宏观角度介绍了卡诺循环、热效率的极限。随后，深入探讨了熵的统计力学诠释，即玻尔兹曼公式。引入了热力学第二定律的各种表述，并推导了麦克斯韦关系式（Maxwell Relations）。 第4章：热力学第三定律与绝对熵 本章阐述了热力学第三定律的含义，即在绝对零度时纯净完美晶体的熵趋于零。讨论了第三定律在确定物质绝对熵值中的作用，以及对化学反应热力学数据的完善性检查。 第5章：吉布斯自由能与化学势 本章将热力学与化学反应的自发性紧密结合。引入了吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（A）作为判断过程自发性的判据。详细讨论了化学势（$mu$）的概念，将其定义为组分摩尔量的变化对体系自由能的影响。推导了相平衡条件和化学平衡条件 ($Delta_r G = 0$)。 第6章：相平衡与相律 本章应用热力学原理分析物质的相态转变。系统地介绍了相律（Gibbs Phase Rule），并详细分析了单组分体系（如水的三相点）和双组分体系（如二元混合物的液-汽平衡、共熔点）的相图。讨论了范特霍夫方程和克劳修斯-克拉佩龙方程在描述相变平衡中的应用。 第7章：化学平衡的定量描述 本章侧重于化学反应的定量分析。详细推导了平衡常数 ($K_p, K_c, K_x$) 与热力学函数（特别是 $Delta_r G^circ$）之间的关系，即范特霍夫等温方程。讨论了温度、压力和浓度对化学平衡位置的影响（勒夏特列原理的严格表述）。 第二部分：溶液热力学与电化学 本部分将热力学的概念应用于复杂体系，特别是溶液和电化学过程。 第8章：稀溶液的热力学 本章专注于理想溶液和实际溶液的描述。引入了混合焓、混合熵和混合自由能的概念。详细讨论了依数性（Colligative Properties），如蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低，并利用拉乌尔定律和亨利定律进行定量计算。 第9章：实际溶液与活度 针对非理想溶液，本章引入了活度（activity）和活度系数（activity coefficient）来修正理想溶液模型。介绍了各种确定活度系数的方法，包括离子强度效应的德拜-休克尔极限定律（Debye-Hückel Limiting Law）。 第10章：电化学热力学 本章将热力学与电化学电池相结合。讨论了电化学电池的工作原理，推导出能斯特方程（Nernst Equation），并将电池电动势与反应的吉布斯自由能联系起来。详细分析了浓差电池和电解池中的热力学驱动力。 第三部分：统计力学导论 本部分从微观角度解释宏观热力学现象，建立统计力学与经典热力学之间的桥梁。 第11章：统计力学基础与配分函数 本章引入统计力学的基本假设，特别是等概率假设。详细介绍了宏观量与微观态的联系，并定义了统计和（Partition Function, $Q$）。阐述了如何从配分函数导出内能、熵和压力等热力学量。 第12章：统计力学在理想气体中的应用 将配分函数的概念应用于理想气体模型。分别计算了平动、转动和振动能级的配分函数。通过应用配分函数，重新推导了理想气体的熵（Sackur-Tetrode 方程）和热容，并解释了化学反应平衡常数的统计力学来源。 第13章：量子统计与分子光谱 本章将统计力学与量子力学结果相结合。讨论了玻尔兹曼分布在确定不同能级占据概率中的作用。简要介绍了分子光谱学（如振动、转动光谱）如何提供信息来确定分子的能级结构，进而计算其统计力学函数。 第14章：玻色-爱因斯坦与费米-狄拉克统计 本章介绍了对全同粒子系统的处理方法。详细区分了玻色子和费米子，并解释了为什么在处理电子、光子和低温下的氦原子时需要采用这些特殊的统计分布。简要讨论了这些分布在凝聚态物理中的初步应用。 本书特色： 1. 深度与广度兼顾： 既保证了经典热力学计算的实用性，又提供了坚实的统计力学微观基础。 2. 严格的数学推导： 所有重要公式均提供清晰的逻辑推导过程，帮助读者理解公式的来源，而非简单记忆。 3. 丰富的例题与习题： 每章末尾均配有大量不同难度的习题，涵盖计算、概念辨析和理论证明，以巩固学习效果。 本书适合作为大学高年级本科生和研究生阶段化学热力学、物理化学课程的教材或参考书。

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作为热力学的入门，这本真的很赞

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