⑴ 高中化學有機的問題
考試科目名稱:材料科學與工程基礎 考試科目代碼:840
「材料科學與工程基礎」 為材料科學與工程一級學科考試科目,答題時間為180分鍾,共150分,內容分為兩部分。第一部分為公共知識部分,內容為「大學物理學」,佔50分;第二部分為選答題部分,佔100分,選答題部分分為六組,考生根據選報的二級學科或研究方向選擇六組試題中的之一。
公共知識部分考試大綱
「大學物理學(必答)」部分考試大綱
一、考試要求
「大學物理學」部分滿分為50分,是報考哈爾濱工業大學材料科學與工程學院各二級學科考生必答部分。大學物理學考題主要包括力學、熱學和電磁學三大部分,主要參考教材為張三惠主編《大學物理學》(第一~三冊,清華大學出版社出版)。
大學物理學試題部分的基本要求是:(1)物理概念清晰,理解並掌握力學、熱學和電磁學的基本物理原理和方法;(2)能夠利用物理學的基本原理和方法解決相關的物理問題。
二、考試內容
1)力學部分
a:動量與角動量:質點系的動量定理,動量守恆定律,質心運動定理,質點及質點系角動量定理及守恆定理。
b:功和能:保守力與勢能、機械能守恆定律,碰撞。
2)熱學部分
a:氣體動理論:溫度的微觀意義,能量均分定理,麥克斯韋速率分布定律,氣體分子平均自由程。
b:熱力學第一定律:功、熱量和熱力學第一定律,熱容,絕熱過程,卡諾循環。
c:熱力學第二定律:熱力學概率與自然過程的方向,熱力學第二定律及其微觀意義,玻耳茲曼公式及熵增加原理。
3)電磁學部分
a:靜止電荷的電場:庫侖定律與疊加原理,電通量及高斯定理,靜電場分布。
b:靜電場中的電介質:電介質的極化,電容器及其電容。
c:磁力:磁與電荷運動,磁場與磁感應強度,帶電粒子在磁場中的運動。
d:磁場中的磁介質:原子磁矩,磁介質的磁化。
三、試卷結構
a)滿分:50分
b)題型結構
a:概念及簡答題(40%)
b:論述題(60%)
c)內容結構
a:力學(30%)
b:熱學(30%)
c:電磁學(40%)
四、參考書目
《大學物理學》(第一~三冊),張三惠主編,清華大學出版社
選答題部分考試大綱
第一組:「材料結構與力學性能(選答)」部分考試大綱
(材料學學科,金屬材料與陶瓷材料方向選答部分;材料物理與化學學科,材料物理與化學方向)
一、考試要求
試卷內容分為兩部分:第一部分為材料結構與缺陷;第二部分為材料力學性能。
材料結構與缺陷部分的基本要求是應考者需全面掌握晶體材料結構及其缺陷的基本概念、基本規律、基本原理,要求能靈活運用材料結構與缺陷的基本理論綜合分析材料結構與性能的相關性。
材料力學性能的基本要求是:(1)理解並掌握材料彈性變形、塑性變形與斷裂等基本力學行為的宏觀規律及微觀本質,並進一步了解應力狀態、試樣幾何因素以及環境因素對材料力學行為的影響;(2)熟悉材料常用力學性能指標的意義、測試原理、影響因素及其應用范圍,具有按照實際工作條件和相關標准、規范等正確選擇試驗方法和指標進行材料測試、評價及選擇材料的能力,並了解改善材料力學性能的基本方法和途徑。
二、考試內容
1)材料結構與缺陷部分
a:晶體學基礎:原子的結合鍵、結合能;結合鍵的特點、與性能的關系;晶體學的基本概念;晶面指數、晶向指數的標定;晶面間距的計算;晶體的對稱性。
b:晶體結構:典型純金屬的晶體結構;合金相的晶體結構;離子晶體結構;共價晶體結構;亞穩態結構。
c:晶體缺陷:晶體缺陷的分類、結構、表徵、運動特性;空位和間隙原子形成與平衡濃度;位錯的基本類型與表徵、位錯的運動與增殖、位錯的彈性性質、實際晶體中的位錯;界面、相界、孿晶界;位錯及位錯與其他晶體缺陷的交互作用。
d:相圖:相圖的基本規律、分析方法與應用;分析各種類型的二元相圖及其晶體的結晶過程和組織;三元相圖的基本知識。
2)材料力學性能部分
a:材料基本力學性能試驗:(1) 掌握靜載拉伸試驗方法與拉伸性能指標的含義及測定,熟悉典型材料拉伸變形斷裂行為與應力-應變曲線;(2) 熟悉壓縮、彎曲、扭轉試驗原理、特點及應用,了解應力狀態對材料力學行為的影響;(3) 掌握布氏、洛氏、維氏硬度試驗原理、特點及應用范圍。
b:材料變形行為與變形抗力:(1)掌握彈性變形行為及其物理本質,熟悉材料的彈性常數及其工程意義;(2)熟悉材料塑性變形行為及其微觀機制,了解材料物理屈服現象;(3)了解材料的理論與實際屈服強度、微觀與宏觀屈服應力及宏觀屈服判據;(4)了解材料強化的基本途徑與常用方法。
c:材料斷裂行為:(1)了解材料常見斷裂形式及其分類方法;(2)熟悉金屬延性斷裂行為及微觀機制;(3)熟悉解理和沿晶斷裂行為及微觀機制;(4)了解斷裂的宏觀強度理論。
d:材料的脆性及脆化因素:(1)了解材料脆性的本質及表現,熟悉微觀脆性與宏觀脆性的聯系與區別;(2)熟悉缺口頂端的應力和應變特徵,了解缺口試樣拉伸行為及缺口敏感性;(3)了解沖擊載荷特徵與沖擊變形斷裂特點,掌握缺口試樣沖擊試驗與沖擊韌性的意義及應用;(4)了解材料低溫脆性的本質及其評定方法。
e:材料裂紋體的斷裂及其抗力:(1)了解材料的理論斷裂強度,掌握Griffith強度理論及應用;(2)掌握線彈性斷裂力學的基本概念與基本原理,了解裂紋尖端塑性區及其修正; (3)了解裂紋體的斷裂過程與斷裂韌性的測定及其影響因素。
f:材料的疲勞:(1)熟悉高周、低周疲勞行為,s-N與-N疲勞曲線及其經驗規律,掌握疲勞抗力的意義及表徵; (2)了解疲勞斷裂過程、特徵及微觀機制;(3)掌握疲勞裂紋擴展的斷裂力學處理思路與Paris方程;(4)了解材料疲勞抗力的影響因素。
g:材料高溫力學性能:(1)了解高溫下材料力學性能特點、高溫蠕變行為、斷裂過程及其微觀機制;(2)掌握蠕變極限與持久強度指標的含義、評價方法及影響因素。
三、試卷結構
a)滿分:100分 (材料結構與缺陷、材料力學性能各佔50分)
b)題型結構
a:材料結構與缺陷部分(50分)
(1)概念題(名詞解釋、多項選擇、填空、改錯等)(10分)
(2)簡答題(10分)
(3)計算題(10分)
(4)綜合論述及應用題(20分)
b:力學性能部分(50分)
(1)基本術語解釋(10分)
(2)多項選擇(5分)
(3)簡答題(15分)
(4)綜合論述與計算題(20分)
四、參考書目
1.《材料科學基礎》,胡賡祥、蔡珣主編,上海交通大學出版社,2000年
2.《材料科學基礎》,潘金生、仝健民、田民波編,清華大學出版社,1998年
3.《材料的力學性能》(第2版),鄭修麟主編,西北工業大學出版社,2000年
4.《材料力學性能》,石德珂、金志浩編,西安交通大學出版社, 1998年
第二組:「無機材料物理化學(選答)」部分考試大綱
(材料學學科,無機非金屬材料方向選答部分)
一、 考試要求:
要求學生熟練掌握本大綱所求的內容,並能夠利用相關原理,解決工程中所遇到的實際問題。
二、考試內容:
1)熱力學第一定律:熱力學第一定律、焓、熱容、熱力學第一定律對理想氣體的應用、熱化學。
2)熱力學第二定律:熵的概念、熵變的計算、Helmholz自由能和Gibbs自由能、化學反應方向的確定、熱力學對單組分體系的應用、偏摩爾量與化學勢、化學勢與化學平衡。
3)溶液:概念、拉烏爾定律、亨利定律、混合溶液各組分的化學勢、混合氣體各組分的化學勢。
4)相平衡:相平衡條件、相律、水的相圖、二組分相圖的組成原理、杠桿規則、二元凝聚體系相圖、形成化合物的二元相圖;三組分體系相圖的構成原理、三組分固熔體系相圖分析。
5)化學平衡:化學反應的平衡條件、液相與氣相的反應平衡常數、化學反應平衡常數與標准生成Gibbs自由能。
6)界面現象:表面自由能和表面張力、彎液面下的附加壓力、彎液面上的蒸汽壓、吉布斯吸附公式、潤濕現象和接觸角、表面活性劑。
7)熱力學應用:熱力學勢函數及應用。
8)相變:液固相變熱力學,液固相變動力學,均勻成核與非均勻成核。
9) 燒結:燒結過程動力學,燒結過程中的物質傳遞。
三、 試卷結構:
a) 滿分:100分
b) 題型結構
a:選擇題(20分)
b:問答題(30分)
c:計算題(50分)
四、 參考書目
《物理化學》,傅獻彩、沈文霞、姚天揚主編,高等教育出版社,2000年
《無機材料科學基礎》陸佩文 編著 武漢工業大學出版社,1996年
第三組:「高分子材料(選答)」部分考試大綱
(材料學學科,樹脂基復合材料方向;材料物理與化學學科,高分子材料方向選答部分)
二、 考試要求:
要求學生熟練掌握本大綱所求的內容,並能夠利用相關原理,解決實際問題。《高分子材料學》滿分100分。
高分子化學部分
第一章 緒論
「掌握內容」
1. 基本概念:單體、聚合物、聚合反應、結構單元、重復單元、單體單元、鏈節、聚合度、均聚物、共聚物。
2.加成聚合與縮合聚合;連鎖聚合與逐步聚合。
3. 從不同角度對聚合物進行分類。
4. 常用聚合物的命名、來源、結構特徵。
5.線性、支鏈形和體形大分子。
6. 聚合物相對分子質量及其分布。
7.大分子微結構。
8.聚合物的物理狀態和主要性能。
「熟悉內容」
1. 系統命名法。
2. 典型聚合物的名稱、符號及重復單元。
3. 聚合物材料和機械強度。
第二章 自由基聚合
「掌握內容」
1.自由基聚合的單體。
2.自由基基元反應每步反應特徵;自由基聚合反應特徵。
3.常用引發劑的種類;引發劑分解動力學;引發劑效率;影響引發劑效率的因素;引發劑選擇原則。
4.聚合動力學研究方法;自由基聚合微觀動力學方程推導;自由基聚合反應速率常數;自動加速現象。
5.無鏈轉移反應時的分子量;鏈轉移反應對聚合度的影響。
6.影響聚合反應速率和分子量的因素(溫度、壓力、單體、引發劑)。
7.阻聚與緩聚。
8.聚合熱力學。
「熟悉內容」
1. 熱聚合、光引發聚合、輻射聚合。
2. 聚合過程中速率變化的類型。
3 自由基聚合的相對分子質量分布。
4.反應速率常數的測定。
第三章 自由基共聚合
「掌握內容」
1. 共聚合基本概念:
無規共聚物,接枝共聚物,交替共聚物,嵌段共聚物,竟聚率,恆比點。
2.共聚物的分類和命名。
3.二元共聚組成微分方程推導。
4. 理想共聚、交替共聚、非理想共聚(有或無恆比點)的定義,根據竟聚率值判斷兩單體對的共聚類型及共聚組成曲線類型。
5. 共聚物組成控制方法。
6.共聚物微觀結構與鏈段分布。
7. 單體和自由基活性的表示方法,取代基的共軛效應、極性效應及位阻效應對單體和自由基活性的影響。
「熟悉內容」
1.共聚合的意義及典型共聚物。
2.影響竟聚率的因素和竟聚率測定方法。
3.共聚物的組成與轉化率的關系。
4.多元共聚。
5.共聚合速率。
第四章 聚合方法
「掌握內容」
1. 四種聚合實施方法的基本組成及優缺點。
2. 懸浮聚合與乳液聚合的機理及動力學。
「熟悉內容」
1. 典型聚合物的聚合實施方法。
2. 聚合方法的選擇。
第五章 陽離子聚合
「掌握內容」
1.陽離子聚合常見單體與引發劑。
2.陽離子聚合機理。
3.影響陽離子聚合因素 .
第六章 陰離子聚合
「掌握內容」
1.陰離子聚合常見單體與引發劑。
2.陰離子聚合機理,聚合速率及聚合度。
3.影響陰離子聚合因素。
4.活性陰離子聚合聚合原理、特點及應用。
5. 陽離子聚合、陰離子聚合、自由基聚合的比較。
第九章 逐步聚合反應
「掌握內容」
1. 逐步聚合的基本概念:
官能團,平均官能度,線形縮聚,反應程度,當量系數,體型縮聚,無規預聚物,結構預聚物,凝膠化作用,凝膠點。
2.縮聚反應的類型及典型聚合物的命名。
3. 逐步聚合反應的特點。
4. 逐步聚合官能團等活性理論。
5.縮聚反應聚合物分子量的控制。
6. 典型線性和體型縮聚物的合成方法。
7. 線形逐步聚合與體型逐步聚合的比較。
8. 逐步聚合與連鎖聚合的比較。
「熟悉內容」
1. 線形逐步聚合動力學。
2. 縮聚物的分子量分布。
3. 影響聚合反應動力學方程的因素。 .
第十章 聚合物的化學反應
「掌握內容」
1. 聚合物化學反應的基本概念:
幾率效應,鄰近基團效應。
2. 聚合物與小分子反應活性的比較及影響因素。
3. 典型的聚合物的化學反應
聚乙酸乙酯的反應
芳香烴的取代反應
4.制備嵌段聚合物及接枝聚合物常用的方法。
5. 聚合物交聯反應:橡膠的硫化、飽和聚烯烴的過氧化物交聯。
6. 典型聚合物的熱降解反應。
「熟悉內容」
1. 纖維素的反應、鹵化反應、環化反應。
2. 光致交聯固化。
3. 氧化降解、聚合物老化機理及老化的防止與利用。
4. 功能高分子的定義及主要種類。
高分子物理部分
第一章 高分子鏈的近程結構
「掌握內容」
1.化學組成:基團(極性與非極性),單體單元(均聚與共聚)及末端基;梯形與螺旋型結構。
2.鍵接結構:頭-頭(尾-尾)及頭-尾結構。
3.構型(旋光異構,幾何異構)。
4.支化與交聯
「熟悉內容」
1.高分子鏈構型的測定方法。
第二章 高分子鏈的遠程結構
「掌握內容」
1.基本概念:
均方末端距,高斯鏈,構象。
2.高分子鏈長、末端距的計算方法; 高分子鏈的柔順性及本質。
「熟悉內容」
1.高分子鏈的旋轉及構象統計。
第三章聚合物的聚集態結構
「掌握內容」
1.基本概念:
單晶,片晶,球晶,纖維狀晶,串晶,伸直鏈晶體;結晶度,取向,取向度;內聚能密度,相容性。
2.Keller折疊鏈模型;無規線團模型;局部有序模型。
3.高分子鏈結晶動力學。
4.結晶度及取向的測定方法,液晶的表徵。
5.高分子合金
「熟悉內容」
1.不同晶型的形成條件。
2.取向對聚合物材料的影響。
第四章 高分子的運動
「掌握內容」
1.高聚物分子運動的特點。
2.玻璃化轉變。
4. 玻璃化溫度與鏈結構的關系。
5. 玻璃態的分子運動。
6. 晶態高聚物的分子運動。
「熟悉內容」
1. 高聚物分子運動的研究方法。
第五章 高聚物的力學性能
一、高彈性
「掌握內容」
1.基本概念:
楊氏模量,切變模量,本體模量,熵彈性。
2.橡膠高彈形變的特點與本質。
「熟悉內容」
1. 橡膠彈性動力學分析及統計理論。
2.典型的熱塑性彈性體。
二、聚合物的粘彈性
「掌握內容」
1.基本概念:
蠕變,應力鬆弛,動態粘彈性, 滯後與阻尼,Boltzmann疊加原理,時-溫等效原理,鬆弛(遲後)時間及其鬆弛(遲後)時間譜。
2. 高分子材料(包括高分子固體,熔體及濃溶液)的力學行為特性,粘彈性本質。
3.描述聚合物粘彈性的力學模型及所描述的聚合物的力學過程。
「熟悉內容」
1. Maxwell模型與Voigt(或Kelvin)模型的數學推導。
2. WLF方程及應用。
3. 粘彈性的研究方法。
三、聚合物的屈服和斷裂
「掌握內容」
1. 基本概念:
屈服應力,斷裂應力,沖擊強度,疲勞, 銀紋,剪切帶,脆性斷裂,韌性斷裂,應力集中。
2. 晶態、非晶態及取向聚合物應力-應變特點。
3. 聚合物的屈服與增韌機理。
4. 影響聚合物強度的因素與增強途徑、機理。
「熟悉內容」
1. 斷裂理論。
第六章 聚合物的電學性能、熱性能、光學性能
「掌握內容」
1.基本概念:
介電極化,介電鬆弛,摻雜,壓電系數, 焦電系數, 聚合物壓電體。
2.高聚物的導電率、導電聚合物的結構與導電性。
3.高聚物的熱穩定性、熱膨脹、熱傳導,熱變形溫度。
4.折光指數,透明度,霧度,雙折射,散射。
「熟悉內容」
1.高聚物的電擊穿,高分子的靜電現象。
第七章 高分子溶液
「掌握內容」
1.基本概念:
溶度參數,Huggins參數,θ溫度,第二維利系數A2,聚合物增塑,凝膠,凍膠。
2.高分子的溶解過程;溶劑對聚合物溶解能力判定原則;高分子溶液與理想溶液的偏差;Flory-Huggins高分子溶液理論;Flory-Krigbaum稀溶液理論。
3.Huggins參數、θ溫度及第二維利系數A2之間的關系;θ溶液與理想溶液。
4.高分子濃溶液及應用。
「熟悉內容」
1. Flory-Huggins晶格理論的假定條件及局限性。
第八章 聚合物的分子量和分子量分布
「掌握內容」
1.基本概念:
相對粘度,增比粘度,比濃粘度,比濃對數粘度,特性粘度,數均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。
2.聚合物分子量的統計意義;常用的統計平均相對摩爾質量。
3.相對摩爾質量分布寬度及表示方法。
4.聚合物分子量的測定原理;不同測定方法的適用范圍。
5.特性粘度和相對摩爾質量的關系。
6.高分子的分級方法。
參考書目
1、潘祖仁編,《高分子化學》(第三版),化學工業出版社,2004.
2、何曼君等編,《高分子物理》(第二版),復旦大學出版社,2000.
第四組:「復合材料基礎(選答)」部分考試大綱
(航天學院材料學學科,復合材料方向選答部分)
一、考試要求
復合材料基礎滿分為100分。主要考察學生對材料科學和復合材料學基礎知識的掌握程度。
二、考試內容
1)復合材料的基本概念及原理
a:基本概念
b:分類方法
c:性能特點
d:基本設計原理
2)復合材料的基體
a:聚合物
b:金屬
c:陶瓷
3)復合材料的增強相的形態及製造工藝
a:纖維
b:顆粒
4)復合材料的界面
a:基本概念
b:粘結機制
c:陶瓷相變增韌
5)聚合物基、金屬基和陶瓷基復合材料
a:聚合物基復合材料的製造工藝、性能特點及應用
b:金屬基復合材料的製造工藝、性能特點及應用
c:陶瓷基復合材料的製造工藝、性能特點及應用
6)復合材料的性能分析及測試
a:性能分析
b:性能測試
三、試卷結構
a) 滿分:100分
b) 題型結構
a:概念題(20分)每題4分,共5題。
b:簡答題(40分)每題8分,共5題。
c:論述題(40分)每題20分,共2題。
四、參考書目
1.《復合材料概論》,王榮國、武衛莉、谷萬里編著,哈爾濱工業大學出版社,2003年1月
2.《高性能復合材料學》,郝元凱、肖加余編著,化學工業出版社,2004年1月
第五組:「固體物理(選答)」部分考試大綱
(材料物理與化學學科,材料物理與化學方向選答部分)
一、考試要求
要求考生系統地掌握固體物理的基本概念和基本原理,並能利用固體物理的基本原理分析固體的物理性能。要求考生對晶體結構與晶體結合、晶格熱振動及固體的熱性質、固體電子論(特別是能帶結構)等基本原理有很好的掌握,並能熟練應用固體物理的基本原理分析固體的導電性質與磁性質等物理性質。
二、考試內容
1)固體結構與固體結合
a:晶體結構
b:晶體衍射與倒易點陣
c:布里淵區
d:固體鍵合的物理本質
2)晶格熱振動及晶體的熱性質
a:格波,聲學和光學格波,聲子
b:固體比熱
c:固體熱傳導
3)自由電子理論及能帶理論
a:費米面
b:霍爾效應
c:固體能帶的基本概念
d:導體、絕緣體和半導體的物理本質
4)半導體晶體
a:半導體的有效質量
b:p型和n型半導體
c:載流子濃度
d:p-n結
三、試卷結構
a)滿分:100分
b)題型結構
a:概念及簡答題(40分)
b:論述題(60分)
c)內容結構
a:固體結構與固體結合(15分)
b:晶格熱振動及晶體的熱性質(30分)
c:自由電子理論及能帶理論(30分)
d:半導體晶體(25分)
四、參考書目
《固體物理學》,黃昆原著、韓汝琦改編,高等教育出版社
第六組:「金屬學與熱處理(選答)」部分考試大綱
(材料加工工程學科,材料加工工程方向選答部分)
一、 考試要求
要求考生全面、系統地掌握「金屬學與熱處理」課程的基礎理論,基本知識和基本技能,並能靈活運用金屬學熱處理理論分析和解決工程實際的問題的綜合能力。
二、考試內容
1)金屬學理論
a:金屬與合金的晶體結構及晶體缺陷
b:純金屬的結晶理論
c:二元合金相圖及二元合金的結晶
d:鐵碳合金及Fe-Fe3C相圖
e:三元合金相圖
f:金屬的塑性變形理論及冷變形金屬加熱時的組織性能變化
2)熱處理原理及工藝
a:鋼的加熱相變理論
b:鋼的冷卻相變理論
c:回火轉變理論
d:合金的時效及調幅分解
e:鋼的普通熱處理工藝及鋼的淬透性
三、試卷結構
a)滿分:100分
b)題型結構
a:基本知識與基本概念題 (約20分)
b:理論分析論述題(約40分)
c:實際應用題(約20分)
d:計算與作圖題(約20分)
c)內容結構
a:金屬學理論(約60分)
b:熱處理原理及工藝(約40分)
d)試題形式
a:選擇題
b:判斷題
c:簡答與綜合題等
四、參考書目:
《金屬學與熱處理原理》,崔忠圻、劉北興編,哈爾濱工業大學出版社,2004年修訂版
⑵ 物理公式
【力 學 部 分】
1、速度:V=S/t
2、重力:G=mg
3、密度:ρ=m/V
4、壓強:p=F/S
5、液體壓強:p=ρgh
6、浮力:
(1)F浮=F』-F (壓力差)
(2)F浮=G-F (視重力)
(3)F浮=G (漂浮、懸浮)
(4)阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排
7、杠桿平衡條件:F1 L1=F2 L2
8、理想斜面:F/G=h/L
9、理想滑輪:F=G/n
10、實際滑輪:F=(G+G動)/ n (豎直方向)
11、功:W=FS=Gh (把物體舉高)
12、功率:P=W/t=FV
13、功的原理:W手=W機
14、實際機械:W總=W有+W額外
15、機械效率: η=W有/W總
16、滑輪組效率:
(1)η=G/ nF(豎直方向)
(2)η=G/(G+G動) (豎直方向不計摩擦)
(3)η=f / nF (水平方向)
【熱 學 部 分】
吸熱:Q吸=Cm(t-t0)=CmΔt
2、放熱:Q放=Cm(t0-t)=CmΔt
3、熱值:q=Q/m
4、爐子和熱機的效率: η=w有/Q燃料
5、熱平衡方程:Q放=Q吸
6、熱力學溫度:T=t+273K
【電 學 部 分】
電流強度:I=Q電量/t
電阻:R=ρL/S
歐姆定律:I=U/R
焦耳定律:
(1)Q=Iˆ2Rt普適公式)
(2)Q=UIt=Pt=UQ電量=Uˆ2t/R (純電阻公式)
串聯電路:
(1)I=I1=I2
(2)U=U1+U2
(3)R=R1+R2
(4)U1/U2=R1/R2 (分壓公式)
(5)P1/P2=R1/R2
並聯電路:
(1)I=I1+I2
(2)U=U1=U2
(3)1/R=1/R1+1/R2 [ R=R1R2/(R1+R2)]
(4)I1/I2=R2/R1(分流公式)
(5)P1/P2=R2/R1
7定值電阻:
(1)I1/I2=U1/U2
(2)P1/P2=I12/I22
(3)P1/P2=U12/U22
8電功:
(1)W=UIt=Pt=UQ (普適公式)
(2)W=Iˆ2Rt=Uˆ2t/R (純電阻公式)
9電功率:
(1)P=W/t=UI (普適公式)
(2)P=Iˆ2R=Uˆ2/R (純電阻公式)
10.電磁波: c=λf
⑶ 物理化學題急急急
不知道你是哪個專業的學生?這個題目很簡單啊!你看書不夠細致。請看書288頁,氣相、液相組成是摩爾分數來的。題中水和醋酸的量分別各為500 mol。對醋酸使用杠桿規則,可計算得到液相的量為653.5 mol,氣相的量為346.5 mol。液相中醋酸的量為653.5*0.544 mol,剩下的是水的量,可以得到液相質量,同理得到氣相質量。記得下次好好看書!
⑷ 相圖及相關概念
(一)體系與平衡體系
熱力學把從整體中孤立出來的研究對象稱為體系,體系以外與體系有關的部分稱為環境。體系的劃分因研究目的的不同而有差別。以火成岩研究為例,如果要研究長石環帶的成因,我們就需要把單個的長石環帶孤立出來,而在此環帶形成之時,與長石平衡共生的熔體以及其他的晶體相都屬於環境。但如果要研究岩漿的結晶演化過程,那麼整個岩漿房內的岩漿物質都屬於體系,整個圍岩系統就是環境。
體系的劃分有多種方案,按照體系與環境之間物質和能量的交換情況,可劃分為封閉體系、開放體系和孤立體系。與外部環境之間只有能量交換而沒有物質交換者,屬於封閉體系;兩者均有交換者稱為開放體系;兩者均沒有交換者稱為孤立體系。根據體系內部的熱力學平衡狀態,又可分為平衡體系和非平衡體系。平衡體系是以其最低能量狀態同外加條件相一致的體系,其內部絲毫沒有自發地發生變化的趨勢。非平衡體系則是指體系正在變化或具有某種變化趨勢。一個體系不是處於平衡就是處於非平衡狀態。在平衡體系中存在可預見的熱力學規律,因此是熱力學研究的重點。同樣,體系還可以分為穩定體系、亞穩定體系與不穩定體系。穩定體系即平衡體系;亞穩定體系則是看起來處於平衡,但實際體系並未處於最低能量狀態。許多緻密礦物,如金剛石、藍晶石、硬玉或柯石英,僅在壓力高於1at時才真正穩定。之所以能在亞穩定條件下繼續存在,是因為在低溫低壓下反應速率極其緩慢的緣故。同樣地,許多高溫下生成的礦物,如透長石或方石英,在室溫下是亞穩定的。不穩定體系是指礦物或礦物共生體正在向更穩定的結構狀態發生轉變的體系。
(二)相律與相圖
體系中物理性質和化學性質完全均勻一致的部分稱為一種 「相」。相與相間存在界面,可用機械的方法把它們分離。可見,體系中具有確定成分的一種礦物就是一種相,均勻的熔體也是一種相。但若熔體之間不混熔則構成了不同的相。
在一個平衡體系中,平衡共生的相數受系統組成和外界環境變化的控制。相數與系統組分數及自由度數之間的內在關聯就是吉布斯相律的內涵。這里的自由度數是指能夠獨立變化而不改變系統原有相數的變數數。
如果體系內各個相的化學組成可以用C種化學物質來表達,且C是所有可能性方案中數目最小的那種選擇,我們稱C為最小獨立組分數。於是每種相的組成都可以以摩爾分數的形式表達為X1,X2,X3,…,Xc,且∑Xi(i=1,2,…,C)=1。下面來分析該體系中的變數數目。體系的外部變數一般設定為2,即只考慮溫度和壓力變化,適用於封閉系統。體系的內部變數則體現在各個相的化學組成變化上。若體系中存在P個相,那麼就存在P(C-1)個獨立組分變數,因為每個相中所有組分的摩爾分數和為1,實際上只有C-1個獨立摩爾分數能夠作為變數。如此可知體系的獨立變數數為2+P(C-1)。
然而,在平衡體系中各相之間不存在任何物質轉移,每一種組分在體系各相(a,b,c,…,p)中的化學勢相等。換言之,對於P種相中的任意組分i而言,其在各相中並不能獨立變化,而是受P-1個關系式制約。那麼,整個體系中可以獨立變化的變數數就應該減少C(P-1)。因此,體系的自由度應該是F=[2+P(C-1)]-[C(P-1)],或者F=2+C-P。
請注意,數字2代表的是變數溫度與壓力,適用於封閉體系。如果是開放體系,需要考慮到外界物質的帶入與帶出,此時數字應大於2。另一方面,如果壓力(或是溫度)確定了,或是恆定不變,那麼F=1+C-P,如果壓力和溫度都確定了,那麼F=C-P。
相圖也稱相態圖或相平衡狀態圖,是用來表示平衡體系中組成、共生相與其他變數(如溫度、壓力)之間關系的圖解。相圖一般只能表示兩個參數的情況,即壓力-溫度,壓力-成分或溫度-成分。三個或多個變數的相圖只能在特殊的投影下才能表示出來。在岩石學研究中我們常常藉助相圖來說明岩石的結晶或反應過程。另一方面,達到了平衡態的礦物組合往往也能反映結晶過程中物理化學條件的變化,因此相圖分析是一種非常有用的研究手段。需要說明的是,相圖與相律涉及較多的實驗岩石學與熱力學知識,讀者可以參考相關教材和參考書目(例如,周珣若和王方正,1987;周金城和王孝磊,2005;鄧晉福,1987;Ernest,1981中文版等)。
(三)一元體系:純相熔融與同質多象
一元系是指研究對象只有一種純物質,即獨立組分數C=1。根據相律公式,F=1-P+2=3-P,因此相數最多不超過3,自由度不超過2。這里我們以無揮發分的SiO2相圖為例加以說明。
SiO2一元系(圖5-1)有重要的地質意義。在SiO2一元系中存在七個相,即SiO2的六個同質多相變體(α-石英、β-石英、鱗石英、方石英、柯石英、斯石英)和熔體相。每個礦物或熔體的穩定區域稱為 「雙變域」,在每個雙變域內,P=1,自由度F=3-1=2,意味著壓力、溫度兩個變數可以在一定的范圍內獨立變化而不改變體系的相組成。雙變域被「單變線」 隔開,在單變線上兩個相鄰礦物或熔體與礦物共存。在單變線上,P=2,自由度F=3-2=1。這意味著要保持兩個相鄰相共存,就只有一個變數可以獨立變化。因此溫度和壓力要保持協變關系,二者之間的關系就是單變線的幾何方程。三條單變線或三個雙變域交會的點為三相共存的點。該點上,P=3,C=1,即F=0,所以,此點是溫度、壓力都不能獨立變化的 「不變點」。
圖5-1 SiO2一元系相圖(據Blatt & Tracy,1996)
石英的同質多象體廣泛分布於地殼之中。鱗石英和方石英只會出現在低壓高溫的火山環境之中。在地殼岩石中要找到高壓的柯石英是非常困難的,其主要見於高壓-超高壓變質帶中。另外,在隕石撞擊成因的富硅質的岩石中也找到了柯石英和斯石英。前者是因為高壓-超高壓岩石可能曾經進入到地幔深處,後者則與隕石撞擊時產生的瞬時高壓有關。當高壓-超高壓變質的柯石英折返到地殼層次後,會發生不同程度的退變質而轉化為石英。
(四)二元體系
二元系有兩個獨立組分,即C=2。如果只考慮溫度或壓力其中之一的影響,則其相律公式為:F=2-P+1=3-P,相數P的變化范圍為1~3,自由度F的變化范圍為0~2。常見的二元相圖類型有低共熔系,一致分解熔融系,液態、固態有限及無限混熔系等。二元系相圖判讀方便,在分析岩漿結晶過程、礦物共生組合、岩石結構及成因方面有重要意義。本節僅介紹兩個較為常用的二元系相圖,並說明相圖的解讀方法。
1.透輝石(Di)-鈣長石(An)二元系
透輝石(Di)-鈣長石(An)二元體系由鮑文在1915年首次闡述,已經成為經典的二元系相圖,可以用來理解玄武質岩漿中斜長石與輝石結晶的簡單模型(圖5-2)。請注意,在這個二元體系中,二組分的化學表達式與晶體相的化學式完全一致。但在大多數體系中,相的化學式與系統組分的化學表達式是不同的。
圖5-2 一個標准大氣壓下(P=105Pa)
透輝石-鈣長石二元系相圖(據Yoder,1976)
為了更深入地理解二元體系,必須熟悉一些特別線條的含義與規則。相圖中表示熔融完全結束或者是結晶剛剛開始的曲線稱為液相線(liquis)。與之對應,表示熔融剛剛開始或者是結晶完全結束的曲線稱為固相線(solis)。垂向的等值線指示體系的化學組成。在圖5-2中表示為縱向的線落在90%處,具體的含義是體系由90%的鈣長石(An)和10%的透輝石(Di)組成。等溫線也叫等熱線,在圖中是一條水平線。
組成為An =90% 的體系在1400℃下共生的兩個相為熔體+鈣長石晶體。此時熔體的化學組分又是多少呢?熔體與晶體的比值又是多少呢? 回答這兩個問題,必須認識到等溫線與液相線相交於L點,與右縱軸交於S點,圖中分別以空心圓與實心方形表示。介於L點與S點間的線段稱為連接線,它將兩個穩定共生相通過點線聯系起來。點S代表鈣長石晶體,點L代表1400℃時與鈣長石共生的熔體的組成,作一條過點L的垂向等值線與橫軸相交,可得到熔體的組分由62%的鈣長石和38%的透輝石組成。
L相與S相的相對比值可運用杠桿法則來確定。具體方法如下:等溫連接線上的點S與點L各自代表了1400℃下共生的固態相與液態相。想像這條線是一個置於支點上的機械杠桿,兩端分別有S與L。平衡實際上就類似兒童游樂園里的蹺蹺板,固態相的質量分數S乘以其杠桿臂長y必等於液態相的質量分數L乘以它的杠桿臂長x,即S×y=L×x。固體相和液體相質量分數之和為100%,即S+L=1,得到S×y=(1-S)×x=x-S×x或S=x/(x+y)。因此,我們測量圖5-2中的距離x與y,並且計算出比值為0.72,此比值就是固態相鈣長石晶體在1400℃下的質量分數。即晶體佔72%,剩下的28%是熔體。注意例子中的成分點與固態相點S的距離較其與液態相點L的距離更近,相應地晶體的比例較熔體而言更高。隨著溫度的不斷下降,晶出的鈣長石量不斷增加,而剩餘的熔體成分不斷朝富透輝石組分的方向演化。
當熔體組分演化到E點時,透輝石與鈣長石同時晶出,因而被稱為共結點。此時體系由鈣長石、熔體的兩相共生轉變為鈣長石晶體、透輝石晶體與熔體的三相共生。當P確定時,根據相律F=1+C-P=1+2-3=0。這表明共結點E是等壓二元圖解中唯一的一個不變點。在E點所有變數都必須是確定,即壓力P=1atm,T=1274℃。此時熔體的成分為XL=An42Di58。
透輝石-鈣長石體系可以看成玄武質岩漿結晶過程的簡單模型。含有較多鈣長石組分的岩漿在液相線處會首先結晶出鈣長石,從完全的液態相變為液態相+鈣長石結晶相。在一段溫度范圍內,鈣長石持續不斷地結晶。當溫度降低至共結點處時,透輝石也開始晶出。可以料想,這種成分的玄武岩會由高溫的鈣長石斑晶與細小的含有輝石的基質組成。而如果岩漿更富含透輝石組分的話,玄武岩則可能會由輝石斑晶與含有鈣長石的細小基質組成。
2.鎂橄欖石(Fo)-SiO2二元系
該二元系(圖5-3)的熔融過程可分為兩種情況:不一致熔融與一致熔融。一致熔融是指一種固體熔融後形成一種同成分的液相。不一致熔融則是指某結晶相在溫度升高時並不直接熔出成分一致的熔體,而是轉變為另一種固相和熔體,後兩者與原來的固相成分不一致。結晶過程則恰好相反,隨著溫度的降低,熔體與一種早期結晶相反應生成一種新的具有不一致熔融性質的晶體。在岩漿冷卻過程中,若溫度下降得足夠快,即在熔體與早期結晶的礦物反應完成之前總體系就已經凝固,這種反應關系就可以被保存下來,可以觀察到反應生成的新礦物以反應邊的形式環圍在早期結晶的礦物相之外。
圖5-3 一個標准大氣壓(P=105Pa)下鎂橄欖石-石英二元系相圖(據Bowen & Anderson,1914,修改)
當圖5-3a中成分為X的熔體冷卻到溫度T1時,純鎂橄欖石開始結晶。隨著進一步的冷卻,鎂橄欖石逐漸析出,使熔體變得更加富SiO2,直至體系溫度下降到T2到達近結點(或轉熔點),此時成分為L2的熔體和與純鎂橄欖石平衡共存。近結點是固體與熔體間的反應點。在更高溫下礦物與熔體可以共存,但在較低溫下要發生反應。因此,繼續冷卻將導致鎂橄欖石與富SiO2熔體發生反應,生成頑火輝石。直至全部熔體耗盡,系統轉變為鎂橄欖石和頑火輝石共生。如果熔體較頑火輝石略微富SiO2,如圖5-3b中成分為Y的熔體,冷卻到溫度T4時鎂橄欖石開始晶出。隨著溫度的逐漸下降,鎂橄欖石不斷析出,剩餘熔體變得越來越富SiO2,直至體繫到達溫度T5。在溫度為T5時,與成分為X的熔體演化的情況相同,鎂橄欖石與富SiO2熔體L2反應形成頑火輝石,如果體系溫度能在T5保持足夠的時間,所有的鎂橄欖石都將反應殆盡。至T5的稍下方開始,大量頑火輝石從熔體中結晶,體系進入頑火輝石和熔體共存區。最後溫度達到T6時,體系由頑火輝石和共結點成分的熔體組成。此時SiO2礦物開始晶出。進一步降溫則導致剩餘熔體徹底結晶成頑火輝石和SiO2礦物。
值得注意的是,鎂橄欖石先結晶,但不出現於最終礦物中,如果冷卻不是在近於平衡的條件下緩慢進行,而是快速進行,以致橄欖石沒有足夠時間與熔體徹底反應,那麼部分反應將在橄欖石顆粒的邊部形成頑火輝石環邊。這是鮑文反應系列的實例。
其他常用的二元相圖包括:透輝石(Di)-鈉長石(Ab)系、鈉長石(Ab)-SiO2系、霞石(Ne)-SiO2系、白榴石(Lc)-SiO2系、鈉長石(Ab)-鈣長石(An)系等,它們都包含有具體的岩石學意義,讀者可參考有關書目,進行進一步的學習。
圖5-4 具有低共熔點的三元立體示意相圖(據周珣若和王方正,1987)
(五)三元體系
三元系相圖較一元系和二元系相圖復雜,判讀亦較難。這里僅介紹最簡單的具三元低共結點的三元系相圖,它的特點是組成體系的各組分在液態時完全混熔,在固態時完全不互熔,也不形成中間化合物,具有一個三元低共結點。
1.立體相圖的構成要素及底面投影
圖5-4所表示的是一個三面稜柱體狀的立體示意相圖。底面為一個濃度三角形,由端元組分A、B、C以任意比例組成的體系在此三角形中均可表達為一個成分點。垂直坐標為溫度。A′、B′、C′分別代表三端元組分A、B、C的熔點。三個棱面分別代表A-B、B-C、C-A三個二元系,E1、E2、E3分別為這三個二元系的共結點。如果已知任何不同比例的三元混合物完全熔融到液相時的溫度(也即從岩漿中開始析晶的溫度),以此溫度和對應的體系成分為坐標,在這個三面稜柱體內進行空間投影即可得到三個液相 面也稱液相面。在這三個液相面上,開始晶出的固相分別為A、B、C相,因此,稱之為A始(首,初)晶面(區)、B始(首,初)晶面(區)、C始(首,初)晶面(區)。
根據熔點降低原理,當二元系中加入第三組分後,低共熔點亦隨之降低。隨著加入量的增多,低共熔點不斷下降。因此,在三元系相圖內形成的三個液相面匯集於E′點,即三元低共熔點。三條低共熔曲線E!E′、E!E′、E!E′,就是三個液相面之間的交線。在低共熔曲線上,液相與兩個固相相處於平衡,三相共存,自由度F=3-3+1=1。在三元低共熔點(E′點),組成為E′的液相與A、B、C三個固相處於平衡,四相共存,自由度F=3-4+1=0,三元低共熔點是整個系統存在液相的最低溫度點。
由於立體圖在使用上比較麻煩,因此經常用在底面等邊三角形上的垂直投影圖表示三元相系的相圖。如圖5-4所表示,底面三角形的邊分別代表A-B、B-C、C-A三個二元體系,e1、e2、e3分別代表它們的共結點, 別代表液相面 的投影,e1E、e2E、e3E分別代表低共熔線E1E′、E2E′、E3E′的投影,E代表三元低共熔點E′的投影。
圖5-5 具三元低共熔點的三元系結晶過程分析示意圖(據周珣若和王方正,1987)
投影圖上表示溫度的方法如下:(1)將一些固定點的溫度(如熔點、低共熔點、一致熔融點、分解熔融點等)直接標在圖上。(2)低共熔線上的箭頭表示溫度下降的方向,三角形邊上的箭頭表示二元體系中液相線溫度下降的方向。(3)通過立體圖的溫度坐標,以一定溫度間隔t′1、t′2作平行於底面的等溫面(圖中的扇形面),這些等溫面與液相面相交得到等溫線(a′1C′1,a′2C′3…),在底面投影圖中t1、t2等溫線。顯然,等溫線的疏密反映了液相面的緩陡。
2.結晶過程分析
根據圖5-4及圖5-5,假設原始岩漿成分點為M點,位於首晶區內,它的開始狀態由M′點表示。在降溫過程中,由M′點降到液相面上的L1點,L1是t1′等溫線a1′C1′上的一點,此時,C開始晶出。隨著溫度的下降,液相線將沿著L1-L2-L3曲線(CC′線與CM線所組成的平面與液相面的交線)移動,即沿投影圖上CM連線的延長線MD移動(析出關系)。在此過程中,只有C晶出,自由度F=3-2+1=2,液相中組分C的含量不斷改變,而組分A與B的量比保持不變。當溫度降到L3點(投影圖中的D點)時,即到達低共熔線E3E′時,則A亦晶出,此時,C、A、L三相共存,自由度F=3-3+1=1。溫度繼續下降,液相組成將沿L3E′曲線(投影圖中的DE曲線)方向變化,固相組成將沿CF方向變化。當液相剛剛到達E′點(投影圖中的E點)時,固相的總體組成變化到F點,其中C與A的晶出量的比值為AF:FC。在E′點由於B也晶出,所以C、A、B、L四相共存,自由度F=3-4+1=0。在E′點晶出過程中,液相量逐漸減少,但其組成不變。而固相的組成,由於除了C、A之外又有B的晶出,因此,從F點向M點變化,也就是從三角形的邊上移到三角形內,直至岩漿全部耗盡,結晶過程全部結束。最後,晶出C、A、B三固相的總體組成。與原始岩漿成分M點一致。
總之,液相組成變化為M→D→E;固相總體組成變化為C→F→M。
在結晶過程中,固與液相之量比如下:
(1)當液相組成剛剛到達D點時,液相:固相(C)=CM:MD。
(2)當液相組成剛剛到達E點時,液相:固相(C+A)=FM:ME,C:A=AF:FC。
⑸ 誰能給一下大學物理化學的應考公式和概念啊!
俄滴神哪~樓上那位仁兄還真是搞笑啊~~呵呵呵~~~
1. 氣體的性質
1.1理想氣體狀態方程
1.2理想氣體混合物
1.3真實氣體狀態方程(范德華方程)
1.4氣體的液化及臨界參數
1.5對比參數、對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖
2. 熱力學基礎
2.1熱力學基本概念
2.2熱力學第一定律
2.3恆容熱、恆壓熱、焓
2.4熱容、恆容變溫過程、恆壓變溫過程
2.5熱力學第一定律在單純狀態變化(等溫、等壓、等容、絕熱、節流膨脹)過程中的應用
2.6熱力學第一定律在相變化變化(可逆相變、不可逆相變)過程中的應用
2.7 化學計量數、反應進度
2.8標准摩爾生成焓、標准摩爾燃燒含及由標准摩爾生成焓和標准摩爾燃燒焓計算標准摩爾反應焓變
2.9蓋斯定律及其應用
2.10卡諾循環
2.11熵、熱力學第二定律及自發性的判斷
2.12單純pVT變化熵變的計算
2.13相變過程熵變的計算
2.14熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算
2.15亥姆霍茲函數和吉布斯函數及其函數変計算
2.16熱力學函數關系式
3.化學平衡
3.1偏摩爾量和化學勢
3.2氣體組分的化學勢
3.3化學平衡條件與理想氣體化學反應的標准平衡常數
3.4化學反應的等溫方程
3.5多項反應的化學平衡
3.6溫度對標准平衡常數的影響
3.7溫度、壓力、濃度、惰性組分等因素對理想氣體化學平衡的影響
3.8逸度與逸度因子
3.9真實氣體反應的化學平衡及壓力對真實氣體化學平衡的影響
3.10平衡常數及平衡組成的計算
4.相平衡
4.1相律
4.2單組分兩相平衡時溫度與壓力的關系
4.3水的相圖
4.3拉烏爾定律和亨利定律
4.4理想液態混合物、理想稀溶液及稀溶液的依數性
4.5活度及活度因子
4.6液態多組分系統中各組分的化學勢
4.7杠桿規則
4.8二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖
4.9二組分真實液態混合物的氣-液平衡相圖
4.10二組分液態部分互溶系統的液 - 液平衡相圖
4.11簡單二組分凝聚系統相圖
4.12生成穩定化合物與不穩定化合物的二組分凝聚系統相圖
4.13二組分固態部分互溶系統液-固平街相圖
4.14二組分固態互溶系統液-固平衡相圖
4.15三組分系統液-液平衡相圖
5.統計熱力學基礎
5.1獨立子系統、相依子系統、離域子系統
5.2粒子各種運動形式的能級及能級的簡並度
5.3能級分布分布與狀態分布
5.4微態數及系統的總微態數
5.5等幾率原理、最概然分布與平衡分布
5.6玻耳茲曼分布
5.7粒子配分函數的析因子性質及粒子配分函數的計算
5.8系統的熱力學能與配分函數的關系
5.9系統的摩爾定容熱容與配分函數的關系
5.10系統的熵與配分函數的關系
5.11其它熱力學函數與配分函數的關系
5.12理想氣體反應的標准平衡常數
6.電化學
6.1電解質溶液的導電機理及法拉第定律
6.2離子的遷移數
6.3電導、電導率和摩爾電導率
6.4電導測定在電解質解離度及解離常數、難溶鹽溶解度計算中的應用
6.5強電解質的活度和活度因子
6.6離子強度、德拜-休克爾極限公式
6.7可逆電池及其表達式
6.8可逆電池電動勢的測定
6.9可逆電池熱力學
6.10電動勢的產生
6.11電極電視機電極反應的能斯特方程
6.12電極的種類及電動勢計算
6.13電動勢測定的應用(氧化還原反應的平衡常數、難溶鹽溶度積及溶液pH的確定)
6.14電化學反應速率與電流密度
6.15分解電壓與析出電勢
6.16極化作用與超電勢
6.17超電勢測定與計劃曲線
6.18電解時的電極反應
6.19電化學腐蝕與防護
7.界面現象與膠體
7.1界面張力與表面積不是吉布斯函數
7.2彎曲液面的附加壓力與彎曲液面的蒸汽壓
7.3溶液的表面吸附與吉布斯吸附等溫式
7.4表面活性劑及種類
7.5氣固表面上的吸附與蘭格繆爾吸附等溫式
7.6液-固界面現象與液-液界面現象
7.7膠團的結構、膠體的性質及穩定性
8.化學動力學
8.1化學反應的反應速率的表示及測定
8.2速率方程與數率常數
8.3簡單級數反應的動力學方程
8.4速率方程的確定
8.5典型復合反應的動力學特徵
8.6復合反應動力學處理的近似方法
8.7鏈反應動力學
8.8溫度對反應速率的影響
8.9氣體反應的碰撞理論
8.10溶液反應、催化反應及光化反動力學
二、考試要求
1. 氣體的性質
掌握理想氣體狀態方程和混合氣體的性質(組成的表示、分壓定律、分容定律)。了解實際氣體的狀態方程(范德華方程)。了解實際氣體的液化,臨界性質。了解對應狀態原理與壓縮因子圖。
2. 熱力學基礎
理解系統、環境、平衡態、狀態函數、可逆過程等基本概念。掌握狀態函數及可逆過程的意義和特點。明確功和熱與過程有關及其傳遞方向以正、負號表示。
明確熱力學能、焓、熵、吉布斯函數、亥姆霍茲函數、標准生成焓、標准熵及標准生成吉布斯函數的定義。掌握熵的統計意義。
理解熱力學第一、第二、第三定律的文字表述、數學表達式及意義。掌握用熵、吉布斯函數、亥姆霍茲函數判別過程變化的方向及限度的方法。掌握在物質的PVT變化、相變化及化學變化過程中熱、功和各種狀態函數變化值的計算。能熟練運用熱容、標准生成焓、標准燃燒焓、標准熵、相變熱、蒸氣壓等熱熱力學數據及蓋斯定律和基爾霍夫定律進行一系列計算。了解卡諾循環的意義。
理解並會用熱力學基本方程。了解麥克斯韋關系式的推導。
3. 化學平衡
理解偏摩爾量及化學勢概念。明確標准平衡常數的定義。了解等溫方程和等壓方程的推導,並掌握其應用。
會用熱力學數據計算平衡常數及平衡組成。能判斷一定條件下化學反應可能進行的方向。分析溫度、壓力、組成等因素對平衡的影響。
了解同時平衡及處理方法。
了解逸度和逸度因子的概念及其簡單計算。了解實際氣體化學平衡。
4.相平衡
理解相、組分數、自由度及相律的意義並會應用相律。
理解拉烏爾定律、亨利定律和稀溶液的依數性,並掌握其有關計算。
了解液相多組分系統中各組分化學勢的表達式。
了解活度和活度因子的概念及活度的簡單計算。
掌握水的相圖、克拉佩龍方程和克拉佩龍-克勞休斯方程,並會用這兩個方程進行有關計算。
以二組分氣-液相平衡的P-X圖、T-X圖及簡單共熔物的二組分液-固系統相
平衡圖為重點掌握相圖的繪制及其應用。能用杠桿規則進行分析與計算。
了解三組分系統液-液相圖的繪制。
5. 統計熱力學基礎
了解統計熱力學的基本假定。掌握統計熱力學的基本術語。
理解玻爾茲曼分布的意義並會用玻爾茲曼公式於有關計算。
明確配分函數的意義及配分函數的析因子性質。掌握粒子配分函數的計算方法。
理解熱力學函數與粒子配分函數的關系。掌握用吉布斯自由能函數及焓函數計算理想氣體反應的標准平衡常數的方法。
6. 電化學
理解電導率、摩爾電導率的定義及離子獨立運動定律,掌握電導率計算、離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。
理解離子強度、離子平均活度及平均活度因子的概念。了解離子氛的概念,會用德拜-休克爾極限公式。
理解電解質的活度及活度因子的意義及其計算方法。並會使用德拜-休克爾極限公式。
明確可逆電池的含義,掌握電池表達方法。
明確溫度對電動勢的影響,掌握電池電動勢E的測定在計算電池反應的△rGm、△rHm、△rSm、平衡常數、電解質溶液活度及溶液pH方面的應用。
掌握標准電極電勢的概念。能熟練地應用能斯特方程計算電極電勢和電池的電動勢。
明確分解電壓和析出電勢的含義。了解極化及其產生原因,明確超電勢的概念。了解濃差超電勢和活化超電勢的概念,掌握明確電解時的電反應。
7.界面現象與膠體
明確液體表面張力和比表面吉布斯函數的概念。了解表面張力與溫度的關系。理解潤濕、接觸角、附加壓力、彎曲液面蒸汽壓等概念及其與表面張力的關系,掌握拉普拉斯方程和開爾文公式的應用及楊氏方程和毛細現象的有關計算。
了解溶液界面的吸附及表面活性劑結構特性、分類及其應用。理解吉布斯吸附等溫式並會應用。
了解物理吸附與化學吸附的含義和區別。理解蘭格繆爾單分子層吸附理論,掌握蘭格繆爾吸附等溫式。
了解膠體的動力性質、光學性質、電學性質,掌握膠團的結構,了解溶膠穩定性特點及電解質對溶膠穩定性的影響,能判斷電解質聚沉能力的大小。
8. 化學動力學
理解反應速率、消耗速率和生成速率的定義,明確基元反應、速率常數、反應級數、反應分子數等基本概念,掌握質量作用定律及其適用范圍。
掌握具有簡單級數的反應的動力學方程和特徵,並能夠由實驗數據確定簡單反應的級數,建立速率方程。
理解典型復合反應(對峙反應、平行反應和連串反應)的特徵及其動力學處理方法。會用定態近似法、平衡態近似法、選取控制步驟法等復合反應動力學處理中的近似方法。了解鏈反應的特點及爆炸的原因。
明確溫度、活化能對反應速率的影響,理解阿侖尼烏斯經驗式中各項的含義,熟練運用理解阿侖尼烏斯經驗式計算Ea、A、k等物理量。掌握催化作用的特點。對溶液反應、酶催化反應、氣-固相催化反應、光化學反應的動力學有一般的了解。
ps:以上為某校物化考研大綱。雖說是考研,但都較基本,值得參考一下。
推薦書目:1《物理化學》(第二版),王光信、劉澄凡、張積樹編,化學工業出版社,2001年。
2《物理化學》(第四版),天大物化教研室編,高教出版社,2006。
⑹ 測量密度的方法
密度的測量
(1)常規法(天平量筒法)
測固體密度:不溶於水(密度比水大ρ=m/v天平測質量,排水法測體積;密度比水小,按壓法、捆綁法、吊掛法、埋砂法)。
溶於水;飽和溶液法、埋砂法
測液體密度:ρ=m/v天平測質量,量筒測體積
注意事項:天平的使用(三點調節,法碼、游碼使用法則),m、v測量次序,量筒的選擇。
(2)僅有天平測固體(溢水法)
m溢水=m1-m2、v溢水=(m1-m2)/ρ水、v物=v溢水=(m1-m2)/ρ水、ρ物=ρ水m物/(m1-m2)
測液體的密度(等體積法)
m液體=m2-m1(m2-m1)、m水=m3-m1、v液=v水=(m3-m1)/ρ水、ρ液=m液/v液=ρ水(m2-m1)/(m3-m1)
(3)僅有量筒
量筒只能測體積。而密度的問題是ρ=m/v,無法直接解決m的問題,間接解決的方法是漂浮法。
v排=v2-v3、v排=v3-v1、g=f浮、ρ物gv物=ρ液gv排
若ρ液已知,可測固體密度、ρ物=ρ液(v2-v1)/(v3-v1);
若ρ物已知,可測液體密度、ρ液=ρ物(v3-v1)/(v2-v1);
條件是:漂浮。
(4)僅有彈簧秤
m物=g/g、f浮=g-f、ρ液gv物=g-f;
若ρ液已知,可測固體密度、ρ物=ρ液g/(g-f);
若ρ物已知,可測液體密度、ρ液=ρ物(g-f)/g;
條件:浸沒,即ρ物〉ρ液。
密度測量還有很多其他方法如杠桿法、連通器法、壓強法等。