物理化学与生活

物理化学与生活

班级：生物工程

姓名：

学号：

物理化学与生活

摘要：物理化学作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。物理化学在生产生活中产生了重要的作用，有许多例子在实际生产及生活中利用。

关键词：物理化学生活应用

正文：

物理化学，是有关于研究物质的化学行为的原理、规律和方法和方法的学科，涵盖从宏观到微观与性质的关系规律、化学过程机理及其控制的研究，主要包括化学变化的方向和限度，化学反应的速率和机理以及物质结构和性能之间的关系。由此看来，物理化学，就是用物理的方法研究化学的一门学科方法。物理、化学作为国民生产中最重要的基础，作为教育科研的基石，其重要性不言而喻。显然，物理化学已经深入到我们生活的方方面面，在不知不觉间，已然对我们的生活方式等产生了巨大的影响。

下面就介绍几个与物理化学相关的生活中的例子。

一、热力学定律

在生活中，为了节约时间，人们已经习惯用高压锅来煮饭菜。其实它并非是现代生活中的发明，早在300多年前，法国物理学家帕平就用它做过“大餐”。一次，帕平在做实验时，由于不小心，被从加热容器中喷出来的蒸汽烫伤了手，伤势十分严重。帕平就向波意耳请教这次的蒸汽格外热的原因。波意耳的解释是，在高压下水的沸点升高，所以它的蒸汽特别烫。受到启发之后的帕平设计并且制作了一个密闭的容器，然后把容器内的水加热，容器里的压力随着水温的升高越来越大，因而水的沸点也升高，食物也就熟得快了。他从此得出结论，气压的高低与水的沸点温度成正比。帕平制造了第一只高压锅，然后，他用高压锅做了牛肉等各种食物，举办了一个名为“加压大餐”的宴会，大家吃过以后都啧啧称奇。就这样，高压锅开始走入千家万户因为水的沸点受气压影响，气压越高，沸点越高。在高山、高原上，气压不到1个大气压，不到100℃水就能沸腾。在气压大于1个大气压时，水就要在高于100℃时才会沸腾。人们现在常用的高压锅就是利用这个原理设计的。高压锅把水相当紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的蒸汽不能扩散到空气中，只能保留在高压锅内，就使高压锅内部的气压高于1个大气压，也使水要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就

容易很快做熟了。当然，高压锅内的压力不会无限地上升，高压锅的排气装置会在气压达到一定程度时把蒸汽排出，保证使用安全。用普通锅做饭,得先把水烧开,温度达到100℃左右,然后在这一温度下焖一段时间,才能把饭煮熟。水烧开以后,它的内部和表面上同时发生剧烈的汽化,这种现象叫做沸腾。水沸腾时的温度叫做水的沸点。如果锅里的温度能高于100℃, 做饭所用的时间就大大缩短。但是,普通锅无法再提高温度, 因为水沸腾后再加热,只能加快水的汽化,不可能升高水的温度。所以,只有提高水的沸点,才能达到提高锅内温度的目的。

那怎么提高水的沸点呢？在相同的大气压下，液体不同沸点亦不相同。液体中含有溶质后它的沸点要比纯净的液体高，这是由于存在溶质后，液体分子之间的引力增加了，液体不易汽化，饱和汽压也较小。要使饱和汽压与大气压相同，必须提高沸点。不同液体在同一外界压强下，沸点不同。沸点随压强而变化的关系可由克劳修斯;克拉珀龙方程得出。沸点与气压成正比.气压越大，沸点越高;气压越低，沸点越低。高压锅就是根据这个原理制造的。它用特别的胶圈密封, 不让锅内蒸气跑掉。因此, 在加热过程中蒸气压强不断增大, 提高了水的沸点。家庭常用的高压锅内蒸气压强能达到1.3个大气压,锅内水沸腾的温度可达到108℃左右,所以做饭快,省时省燃料。

所以说，物理化学存在在生活各处，发挥着各种作用。

二、化学平衡

在物理化学中，我们对平衡的分析是从动力学的角度来看的，化学平衡，就是由于系统的浓度的不断变化而引起的，在反应开始时，反应物浓度较大，产物浓度较小，所以正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行，反应物浓度不断减小，产物浓度不断增大，所以正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大。当正、逆反应速率相等时，系统中各物质的浓度不再发生变化，反应达到了平衡。

在实际生活中，有许多地方我们都用到了平衡的概念，比如说在公路上，我们常能见到交警拦下可疑车辆检查，请司机向一仪器中吹一口气，如果测定仪中橙红色的物质变为绿色，司机就要受到处罚，因为他饮酒后驾车，违反了道路交通管理条例。酒精仪中的橙红色物质是重铬酸钾，人饮酒后，血液中酒精含量增多，人呼出的气体中有乙醇的蒸气，遇到测定仪中的重铬酸钾，便发生如下的反应：

Cr2O72－+ 3C2H5OH + 8H+2Cr3+＋3CH3CHO + 7H2O

橙红色绿色

橙红色的Cr2O72－转化为绿色的Cr3+，便能测出人呼出的气体中有乙醇成分。然而酒精测定仪中还要加入硫酸，一方面上述反应要在酸性溶液中进行，同时要防止Cr2O72－转化

为CrO42-，

即：2CrO42－+ 2H+Cr2O72－+ H2O 。这就是酒精测定仪中的化学平衡。

我们知道，如果一个人过量食用菠菜，会造成缺钙的健康问题，这又是什么原因呢？如何来用平衡来进行分析？

原来在菠菜中含有一种叫草酸的物质，其学名是乙二酸，结构简式为HOOC-COOH，味苦涩，溶于水，是二元弱酸：

HOOC-COOH=HOOC-COO－+ H+

HOOC-COO－=－OOC－COO－+ H+

草酸进入人体后，在胃酸作用下，电离平衡向左移动。以分子形式存在的草酸，从药理上看，是一种有毒的物质，过量的草酸会腐蚀胃黏膜，还会对肾脏造成伤害，另外，草酸会跟人体内的Ca2+形成草酸钙沉淀，使摄入的钙质不易被利用，造成人体缺钙。那怎样才能吸收菠菜中的营养，又不被草酸伤害呢？那就把草酸转化为沉淀，这就是“菠菜烧豆腐”的方法。当大部分草酸跟钙结合，可使涩味大大降低，菜肴更加美味可口。草酸钙进入人体，部分被胃酸溶解，溶解后形成的Ca2+仍能被人体吸收，未溶解的部分则排出体外。因此，食物中的Ca2+正好是草酸的解毒剂，豆腐中损失的钙可以由其他食物补充。从反应的角度来看，我们增大了钙的浓度，从而使反应正向进行。

由此可见，其实在生活中，我们不知不觉中就把物理化学中的一些方法用到，在工业中，我们研究物理化学中的反应进程和平衡移动的条件，以期取得降低成本，实现利润最大化。比如说在制备氨气的时候，我们增加氮气的量，使氮气和氢气的比例增大，从而使平衡正向移动，增大较贵气体——氢气的使用率，从而使的工厂降低成本，提高利润。

三、生活实例

⒈为什么火柴可以在无火状态下自燃？

人们使用的火柴在摩擦中无火自燃也是一种化学反应现象。在火柴头里有硫磺颗粒和火药等物质。“擦皮”是用粗糙的纸涂上一层磷而成。硫磺、火药、磷等都是燃点很低的易燃物。取火时只要将火柴头在磷纸上用力划一下，这时磷与硫磺因摩擦而产生高温，木棒就会被点燃。

⒉为什么泡菜坛上要有一个环状水槽？

有一种制作泡菜的坛子，陶制的容器上方有环状水槽。把泡菜汤和需泡制的菜放进坛后，将碗倒扣在环状水槽上，并对水槽内加适量的水，就可以泡制泡菜了。

泡制泡菜是乳酸菌对菜进行加工的过程，乳酸菌是厌氧菌，也就是说泡制泡菜应在隔绝