看書(shū)先看序言,看看作者相對(duì)讀者說(shuō)些什么。對(duì)于以前容易忽視的緒論,我現(xiàn)在采用的是只字不差地閱讀法,并且嘗試與已有的知識(shí)建立體系。對(duì)于新內(nèi)容,嘗試梳理結(jié)構(gòu),當(dāng)這樣做的時(shí)候,我發(fā)現(xiàn)其實(shí)我們尊敬的作者,在很努力地向我們打開(kāi)一扇門(mén),介紹給我們其中的主要脈絡(luò),推薦給我們學(xué)習(xí)方法,介紹這門(mén)課的重要性以及與我們生活的關(guān)系。為什么我以前就從來(lái)沒(méi)感受到作者的苦口婆心呢?
0.1 物理化學(xué)——一門(mén)無(wú)處不在的學(xué)科
化學(xué)與我們的生活聯(lián)系非常緊密,我們吃(食品加工、除菌、保鮮)、穿(染料、洗衣液)、住(空調(diào)與制冷、墻面漆)、行(汽油的生產(chǎn)、燃燒過(guò)程)都離不開(kāi)化學(xué)。
物理化學(xué)是化學(xué)的理論基礎(chǔ),就是用物理的原理和方法來(lái)研究化學(xué)中最基本的規(guī)律和理論。“最基本的”說(shuō)明物理化學(xué)的適用范圍廣,事實(shí)上它研究的是普遍適用于各個(gè)化學(xué)分支的理論問(wèn)題,它曾經(jīng)被稱(chēng)為“理論化學(xué)”。
物理化學(xué)的形成時(shí)間——19世紀(jì)下半葉,此時(shí)中國(guó)發(fā)生了什么?
1856-1860 第二次鴉片戰(zhàn)爭(zhēng),英法勝,俄國(guó)漁利,《天津條約》、《北京條約》;
1875-1878 清軍收復(fù)新疆之戰(zhàn),中國(guó)勝,收復(fù)新疆;
1883-1885 中法之戰(zhàn),中國(guó)不敗而敗,《中法新約》等;
1894-1895 中日甲午戰(zhàn)爭(zhēng),日本勝,《馬關(guān)條約》;
1900,八國(guó)聯(lián)軍侵華戰(zhàn)爭(zhēng),《辛丑條約》
此時(shí)的資本主義社會(huì)在蒸汽機(jī)的帶動(dòng)下駛?cè)肓丝焖傩羞M(jìn)的軌道,科學(xué)與技術(shù)都在這一時(shí)期得到了高速發(fā)展。當(dāng)時(shí)的人們已經(jīng)對(duì)許多化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程積累了大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)(有哪些呢?),原子-分子學(xué)說(shuō)、氣體分子運(yùn)動(dòng)論、元素周期律也已經(jīng)確立,而蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,是人們對(duì)熱功轉(zhuǎn)化有了更深入的認(rèn)識(shí),這些都為物理化學(xué)的形成和發(fā)展鋪平了道路。1887年德國(guó)科學(xué)家 奧斯特瓦爾德(Ostwald W)和荷蘭科學(xué)家 范特霍夫(van't Hoff J H)聯(lián)合創(chuàng)辦了德文的《物理化學(xué)雜志》,標(biāo)志著這一學(xué)科的誕生。
人們從一開(kāi)始最關(guān)心的化學(xué)問(wèn)題,就是“怎樣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)經(jīng)濟(jì)合理地生產(chǎn)產(chǎn)品和獲取能量”。
經(jīng)典物理化學(xué)的核心是化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)。
熱力學(xué)第一定律是關(guān)于能量轉(zhuǎn)化和守恒的定律,通過(guò)它可以計(jì)算出 一個(gè)反應(yīng)在特定條件下進(jìn)行時(shí)能夠放出多少或者需要吸收多少能量;
熱力學(xué)第二定律是關(guān)于過(guò)程進(jìn)行的方向和限度的判據(jù)。將它應(yīng)用于化學(xué)過(guò)程可以得知一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠按照所希望的方向進(jìn)行,進(jìn)行到什么程度停止,反應(yīng)的最終轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到多少;
化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率的科學(xué)。它揭示出一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢,使人們可以決定是否可以應(yīng)用這個(gè)反應(yīng)來(lái)經(jīng)濟(jì)合理地生產(chǎn)產(chǎn)品或獲取能量。
熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)都是在宏觀上的了解,與此同時(shí),人們一直在探索化學(xué)變化在微觀上的內(nèi)在原因,催生出了量子力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)。量子力學(xué)是20世紀(jì)對(duì)人類(lèi)社會(huì)影響最大的事件,現(xiàn)在廣泛使用的現(xiàn)代光譜、能譜等尖端分析技術(shù)(氣相色譜儀?),其理論基礎(chǔ)都是建立在量子力學(xué)之上的。
量子力學(xué)研究微觀,熱力學(xué)研究宏觀,統(tǒng)計(jì)力學(xué)是兩者之間的橋梁。統(tǒng)計(jì)力學(xué)從微觀層次闡明了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基本定律和熱力學(xué)函數(shù)的本質(zhì)以及化學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)和行為,不僅使人們對(duì)物質(zhì)本質(zhì)及化學(xué)過(guò)程的認(rèn)知大大深化,并使計(jì)算化學(xué)有了飛躍的發(fā)展,為人們實(shí)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算代替實(shí)驗(yàn)來(lái)研究化學(xué)的夢(mèng)想打下了基礎(chǔ)、打開(kāi)了大門(mén)。
化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)是物理化學(xué)的四大基礎(chǔ)。今后的學(xué)習(xí)要有輪廓,并盡量建立體系。
0.2 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的要求及方法
1. 站位要高。
不光工作時(shí)站位要高,學(xué)習(xí)時(shí)站位也要高。工作時(shí)站位高可以深入理解領(lǐng)導(dǎo)的意圖,看書(shū)學(xué)習(xí)時(shí)站位高可以深刻領(lǐng)悟作者的目的。
熱一定律的核心思想就是 如何利用能量轉(zhuǎn)化與守恒的規(guī)律來(lái)計(jì)算化學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題。
熱二定律的核心思想就是 如何判斷一個(gè)過(guò)程進(jìn)行的方向和限度。如何得到判據(jù),如何通過(guò)計(jì)算實(shí)施判據(jù)。
2. 如何對(duì)待公式
物理化學(xué)中是由公式壘成的,各公式適用范圍不同,如果不加區(qū)分,極易混淆。
要認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)具體的基本概念和公式定理。嘗試自己解題,通過(guò)自己思考,產(chǎn)生自己的思想火花,才能將知識(shí)變成自己的。
0.3 物理量的表示和計(jì)算
物理量的表示,證明了物理化學(xué)是一個(gè)嚴(yán)格定量的學(xué)科,在做計(jì)算時(shí),一是要使用正確的公式,涉及到高等數(shù)學(xué)時(shí)仔細(xì)推導(dǎo);二是要注意單位的轉(zhuǎn)換。
書(shū)中以 克勞修斯-克拉佩龍方程(克克方程)為例,該方程是在熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,用于描述單組分系統(tǒng)在相平衡時(shí)壓強(qiáng)隨溫度的變化率。 應(yīng)用該方程時(shí)主要是用其積分形式,但克克方程的積分形式是在假設(shè)相變焓△H不隨溫度變化時(shí)時(shí)得出的,這是其特定使用條件,不能亂用。應(yīng)用該公式可以解決生活問(wèn)題:如100kPa時(shí)水的沸點(diǎn)100℃,假設(shè)相變焓不變,可以求出氣壓低的地方的沸點(diǎn)值。如西藏某地區(qū)的大氣壓力為78.5kPa,該地區(qū)水的沸點(diǎn)通過(guò)計(jì)算為92.87℃。
0.4 其他收獲
1. 今天嘗試用Excel做計(jì)算,現(xiàn)在會(huì)用Excel 進(jìn)行含有 對(duì)數(shù)、指數(shù)的計(jì)算。并且由于Excel的單元格代入功能,計(jì)算更加快捷,同時(shí)方便局部修改,效率提高。
2. 發(fā)現(xiàn)了Google和Wikipedia的強(qiáng)大。 在搜索 克克方程的 工程應(yīng)用版——安托萬(wàn)方程時(shí),
百度的結(jié)果:
Google的結(jié)果(Wikipedia):
在這個(gè)問(wèn)題上,Google和Wikipedia 不僅給出了令人看起來(lái)就很服的解釋?zhuān)疫€給出了針對(duì)水的 參數(shù),然后我得以利用這三個(gè)參數(shù)驗(yàn)算了課后題。不僅如此,Wikipedia中給出的每個(gè)物理量的參數(shù)也相當(dāng)重要。所以。。。
現(xiàn)在的路是對(duì)的。