【物理化学学习方法探讨】

时间：2018-12-23 19:44:47　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：物理化学是化工专业四大基础化学之一，由于其概念繁多且抽象，学生在学习的过程中难免会遇到很多困难。本文给出了三种学习物理化学的方法，以期帮助学生们能更好地学习这门课程。
　　关键词：列点对比法数学证明法由表及里法物理化学
　　
　　引言
　　
　　物理化学是化工专业必修的专业基础课程，是一门理论性和应用性较强的课程。由于本课程的基本概念和理论抽象，公式推导与计算较难，学生系统掌握该课程的内容比较困难。为了使学生更好地理解和掌握其基本原理及实
　　际应用，笔者在长期研究这门课程特点的基础上，给出了三种学习该课程的方法。
　　
　　一、列点对比法
　　
　　列点对比法是针对该课程中基本概念繁杂而提出的。先将概念横向分解成各个小的知识点，以表格或者点状的形式，分成定义、公式、意义、应用条件等一一列举出来，然后将相似的概念放在一起，纵向加以对比，这样可以使知识明了、思路清晰。在此以三大常用判据为例［１］，阐述这种学习方法。
　　（一）熵判据
　　1. 数学表达式：
　　
　　2. 理解
　　（1）在绝热的条件下，系统发生不可逆过程时，其熵值是增大的；系统发生可逆过程时，其熵值是不变的；不可能发生熵值是减小的过程，此规律也称为熵增［１］原理。如果系统的过程不是在绝热的条件下进行的，那么在计算和理解时应该把系统和环境加在一起看成一个整体，应用熵增原理，即系统的熵值加上环境熵值也符合以上的叙述：
　　
　　（2）熵增原理是判断隔离系统内部发生一过程时该过程是否可逆的依据，其数学表达式叫做克劳修斯不等式，又叫做熵判据。
　　（二）亥姆赫兹函数判据
　　1. 数学表达式
　　ΔA≤0＜自发=平衡
　　2. 理解
　　（1）条件：恒温恒容，非体积功为零，封闭系统。
　　（2）结论：系统ΔA＜0的过程为自发过程，系统ΔA=0的过程为平衡过程，不可能发生A增大的过程。
　　
　　(4) 其它：A是状态函数，单位为J，其绝对值不知，为广度量。
　　(三) 吉布斯函数判据
　　1. 数学表达式
　　ΔG≤0＜自发=平衡
　　2. 理解
　　（１）条件：恒温恒压，非体积功为零，封闭系统。
　　（２）结论：系统ΔG＜0的过程为自发过程，系统ΔG=0的过程为平衡过程，不可能发生G增大的过程。
　　
　　（4）其它：G是状态函数，单位为J，其绝对值不知，为广度量。
　　
　　二、数学证明法
　　
　　数学证明法是针对该课程中的一些定律与公式具有相关性而提出的，主要是从纯数学的角度，结合物理化学的一些基本公式，推导各个定律与公式的相关性，如三大定律、三大常用判据等，甚至一些概念也可以通过这个方法得到相互关系与推导。此处以三大判据的一致性为例，给予证明［２］，阐明数学证明法。
　　（一）熵判据与亥姆赫兹函数判据的一致性
　　
　　三、由表及里记忆法
　　
　　学习物理化学除了需要理解各个知识点以外，还需要很多记忆的知识。然而这些知识复杂、繁多，这就要求有很好的记忆方法。由表及里法就是一种较好的方法。这种方法主要是先抛开物理化学中概念的物理意义，纯粹从数学与字母的角度找规律进行记忆，然后赋予其物理意义，这样能达到意想不到的效果，如热力学十九个公式、相图等知识的记忆。此处以四个基本热力学微分式为例［３］，阐述由表及里记忆法。
　　四个基本热力学微分式是dG=-SdT+VdP ，dA=-SdT-PdV， dH=TdS +VdP ，dU=TdS-PdV。
　　观察这些方程式不难发现，它们中的每一项都有相同的能量量纲，即都是焦耳。其次，S和T总是在一起，V和P总是在一起(相乘)，没有例外关系。dG、dA、 dH、dU能作为过程方向的判据是一个常识，其判据条件一般情况下分别为等温等压、等温等容、等熵等压、等熵等容。通常有G=G(T，P)， A=A(T，V) ，H=H(S，P)， U=U(S，V)。
　　将这些判据条件dT、dP、dS、dV代入以上四个基本热力学微分式，则dG、dA、dH、dU全部为零，联系以上的关系，不难写出四个基本关系式:
　　
　　符号如何确定呢?记住V、T两个变量的微分或者偏分前面的符号加负号，其他为正。
　　这样上式就成了dG=-SdT+VdP。其他的三个基本关系式以及热力学中十九个关系都可以用这种方法进行记忆。对于相图的记忆也可以如此，先记住各个相区的字母，然后在单个记忆字母的含义，结合起来就更很好记忆了。
　　
　　参考文献:
　　[1] 天津大学物理化学教研室.物理化学（第四版，上册）[M].北京:高等教育出版社，2001.
　　[2] 马松艳，赵东江.热力学过程性质及方向和限度判据的研究(Ⅱ)――热力学判据的一致性及特点[J] .绥化学院学报，2006，26（3）:52-53.
　　[3] 吴新明，焦雅文.物理化学中十九个基本热力学函数关系式的记忆方法[J].培训与研究，湖北教育学院学报，2001，18(5):29-30.
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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