物理化学与化工原理

815物理化学A

一、绪论

物理化学的发展史、研究对象和研究方法，物理量的表示及运算。

二、气体的pVT关系

气体分子动理论、速率分布、能量分布、碰撞频率与平均自由程；理想气体状态方程、摩尔气体常数；实际气体的范德华方程；对比状态原理、压缩因子图。

三、热力学第一定律

基本概念（系统与环境、强度性质与容量性质、状态、状态函数、状态方程、过程、途径、过程量、热、功、内能、焓、热容、反应进度、热效应、标准生热、标准燃烧热、可逆过程和不可逆过程、过程方向与限度等）；热力学第一定律；卡诺循环与热机效率的计算；Hess定律与基尔霍夫定律；化学反应焓的计算；简单状态变化过程、相变过程和化学变化过程中Q、W、△U、△H等热力学量的计算；节流膨胀和焦耳－汤姆逊效应。

四、热力学第二定律

热力学第二定律；卡诺定理、克劳修斯不等式、熵增加原理、热温商和熵的概念；熵变的计算；热力学第三定律；Helmholtz自由能和Gibbs自由能（Helmholtz 函数和Gibbs函数）的概念和计算；热力学基本方程、麦克斯韦方程、热力学函数间的关系；克拉佩龙方程、克－克方程。

五、多组分系统热力学

偏摩尔量与化学势；Gibbs-Duhem方程；理想气体和理想稀溶液中组分的化学势；实际气体中和实际溶液中组分的化学势；Raoult定律和Henry定律；稀溶液的依数性及计算；理想液态混合物的定义和性质；化学势的应用。

六、相平衡

相律；单组分体系的相图；二组分体系的相图；杠杆规则；三组分体系的液－液相图；蒸馏和精馏的原理、相图分析、二元相图的绘制及其应用。

七、化学平衡

化学反应的方向和平衡条件；化学反应的平衡常数和等温方程式；△r G mθ和Kθ的计算；温度、压力和其他因素对化学平衡的影响和范特霍夫公式；平衡组

成和平衡产率的计算；同时反应化学平衡和复相反应化学平衡。

八、统计热力学基础

基本概念：定位、非定位粒子系统、独立、相依粒子系统、统计热力学的基本假定、系统的微观状态数Ω、最概然分布和平衡分布、熵的统计意义等；玻尔兹曼分布律、粒子配分函数与热力学函数的关系、平动、转动、振动配分函数的计算；用配分函数计算理想气体反应的平衡常数。

九、电化学

Faraday定律应用；电导、电导率、摩尔电导率、离子淌度、离子迁移数、离子摩尔电导率、电解质活度、离子平均活度、平均质量摩尔浓度、平均活度因子和离子强度的概念及其求算；电导的测定及应用；Debye-Hückel离子互吸理论和离子氛模型。电池符号的书写；根据化学反应设计电池，电极电势和电池电动势的计算；可逆电池热力学和能斯特方程；热力函数和平衡常数的计算，电动势测定的其它应用如pH测定、活度因子测定、难溶盐溶度积测定等。分解电压和电极的极化；极化曲线和超电势；超电势测定方法、电化学极化塔菲尔公式、实际析出电势的计算及由电极反应析出物质先后顺序的判断，金属腐蚀的原因和各种防腐的方法。

十、化学动力学

化学反应的反应速率和速率方程；基元反应、质量作用定律、反应级数和反应分子数；具有简单级数反应的速率方程的积分形式；反应速率方程的确定；温度对总反应速率的影响、活化能和阿伦尼乌斯方程；各类典型复杂反应和复杂反应速率的近似处理法；链反应、溶液中的反应；光化学反应；催化反应；气体反应简单碰撞理论要点及基本公式，过渡态理论要点及基本公式。

十一、界面物理化学

表面张力及表面吉布斯自由能；弯曲液面的附加压力、Young-Laplace公式和Kelvin公式；溶液表面吸附和吉布斯吸附等温式；固体表面吸附、弗兰德里希吸附等温式、朗格缪尔吸附理论、BET多分子层吸附理论；固－液界面吸附、接触角与杨氏方程、粘湿、润湿、铺展；表面活性剂。

十二、胶体化学

分散系统的分类；溶胶的制备与净化；溶胶的基本特征与胶团结构；溶胶的

动力学性质、布朗运动、扩散和沉降；溶胶的光学性质、丁铎尔效应和瑞利公式；溶胶的电学性质、电动现象、扩散双电层理论和电动电位；胶体的稳定性与聚沉规律；乳状液；悬浮液；凝胶；泡沫；大分子溶液。

十三、物化实验部分

（一）基础知识

实验数据的测量和处理；物理化学实验安全知识；

（二）常用仪器的知识与操作

测温系统、真空系统；压力系统；酸度计、分光光度计等；

（三）重要的物理化学实验

燃烧热的测定、液体饱和蒸汽压的测定、电导的测定、电动势的测定、蔗糖的转化、乙酸乙酯皂化反应、溶液表面张力的测定、双液系的平衡相图等。

化工原理

一、流体流动

流体流动的两种考察方法；牛顿粘性定律。流体静力学；压强和势能的分布；静力学原理的工程应用。质量守恒；流动流体的机械能守恒（柏努利方程）；机械能守恒原理的应用。

层流和湍流的基本特征；沿程阻力损失；局部阻力损失；管路计算（常用流速）；阻力损失对流动的影响。毕托管、孔板流量计、转子流量计的原理和计算方法。

二、流体输送机械

管路特性方程；离心泵的输液原理；影响离心泵压头的主要因素（流量、密度及气缚现象等）；泵的功率、效率和实际压头；离心泵的工作点和流量调节方法；离心泵的并联和串联；离心泵的安装高度，汽蚀余量；离心泵的选用。容积式泵的工作原理、特点和流量调节方法（以往复泵为主）。气体输送的特点及全风压的概念；气体输送机械的主要特性。

三、机械分离与固体流态化

颗粒和床层的基本特性；影响压降的主要因素。表面曳力和形体曳力；球形颗粒

的曳力系数及斯托克斯定律。自由沉降速度及其计算；降尘室的流量、沉降面积和粒径的关系；旋风分离器的工作原理及影响性能的主要因素，粒级效率的概念。过滤过程数学描述（物料衡算和过滤速率方程），过滤速率、推动力和阻力的概念；过滤速率方程的积分应用；洗涤时间；过滤机的生产能力；加快过滤速率的途径。流化床的主要特性；流化床的操作范围(起始流化速度和带出速度)。四、传热

传热的三种基本方式及机理、傅利叶定律；一维导热的计算。牛顿冷却定律；自然对流的起因和影响因素；管内强制对流(湍流)给热系数经验式；沸腾给热和沸腾曲线；蒸汽冷凝给热。热量衡算和传热速率式；传热平均温度差，热阻和传热系数；垢层热阻，壁温计算。

传热设计型问题的参数选择和计算方法；传热操作型问题的讨论和计算方法。单个物体的辐射和吸收特性(Stefan Boltzmann定律，Kirchhoff定律)；黑体和灰体。常用换热器的结构；换热设备的强化和其它类型。

五、气体吸收

气体吸收的目的、原理及实施方法；吸收过程的经济性与吸收剂的选择原则。亨利定律，温度、总压对平衡的影响；相平衡与吸收过程的关系。对流传质与传质分系数；对流传质与有效膜模型（双膜理论）。相际传质速率方程，传质分系数和总系数的关系；传质推动力与传质系数的关系溶解度对两相传质阻力分配的影响。低浓度气体吸收的假定；物料衡算、传质速率； HOG,NOG的分解；计算NOG 的对数平均推动力法和吸收因数法；物料衡算及操作线的含义。吸收过程设计中参数的选择，指定分离要求下的最小液气比；返混及其对过程的影响。影响吸收结果的操作因素分析。

六、精馏

蒸馏操作的目的、原理及实施方法，蒸馏操作的经济性。理想溶液的汽液相平衡及泡、露点计算；相对挥发度；平衡蒸馏与简单蒸馏。精馏原理；恒摩尔流的简化假设，理论板和板效率；加料板上的过程分析；控制体物料衡算和操作线方程。理论板数的逐板计算法；用图解法分析精馏过程的方法；全回流和最少理论板数，最小回流比；加料热状态和回流比的选择。

精馏操作型问题的命题；分离能力和物料衡算对精馏操作的制约和调节；灵敏板