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白水素月新蟲 (初入文壇)
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[求助]
初學者想知道物理化學的意義。。。
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| 這學期新開了物理化學,但是上的有點云里霧里,現(xiàn)在學到熱力學第三定律,前面的熵啊焓啊什么的雖然會計算但是總是回想到他們的意義,書上的解釋有點抽象難以理解。。。所以想請教大家,物理化學這門學科的意義在哪里呢?我是學材料的,在未來的生活中它會起到怎樣的作用呢?希望相關的學長學姐給一點自己的看法吧~真心地謝謝了~ |
鐵桿木蟲 (正式寫手)
醉愛科學
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七月十多號期末考才結束,考完后又有一些事耽擱了,現(xiàn)在才來回一下貼,希望能有幫助。 以下是我的個人理解,請參考: 物理化學有三個理論基礎,分別是熱力學,統(tǒng)計力學,量子力學。目前,在我們本科階段,熱力學占主要內容,統(tǒng)計力學在我們本科是打醬油的,了解一下而已。而熱力學主要還是第一定律和第二定律。第三定律個人感覺只是讓熱力學定律更完整一點,所以,關鍵還是在理解熱力學的第一、二定律。 熵的意義參考這里:http://shiba.hpe.sh.cn/jiaoyanzu ... d=381&classId=2 而焓本身沒有意義,是人為規(guī)定的一個物理量,沒有物理意義,但焓在某些情況下有意義,如等壓簡單變溫過程的焓變等于等壓熱容的溫度積分或者理想氣體的等壓過程的熱效應。 物理化學是用物理的方法研究化學,所以,有些概念最好理解一下,不要死記硬背。而且,書中出現(xiàn)的公式,要特別注意使用的條件。物理化學有另外一個名稱,叫做理論化學,從名字上看,物理化學是一門理論課程,是一些化學課程的理論基礎(四大化學之一就是物理化學),具有指導意義。我是應化的,至于在未來的生活中,對于物化在材料中的應用,我不是很清楚。具體要說應用,我覺得應該要細分到他的分支才比較好講。如電化學是物化的一個分支,電化學就可以研究鋰電(還是材料),或者電分析(電化學傳感器)。 關于物理化學的熱力學這一塊,我推薦清華大學朱文濤教授的視頻課程,我現(xiàn)在在準備考研,雖然用的是傅獻彩教授的教材,但朱文濤教授的這個對熱力學的理解還是很不錯的,課程很精彩,值得一看,下面是地址:http://v.youku.com/v_show/id_XMTA0NDIzOTA4.html 至于物理化學的其他分支,推薦參考傅獻彩教授的書,很不錯。 由于我還是本科,能力有限,希望能有所幫助。 |

專家顧問 (著名寫手)
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專家經(jīng)驗: +191 |
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回答得很好。 只是有一段,即“而焓本身沒有意義,是人為規(guī)定的一個物理量,沒有物理意義……”,是不對的。 四大化學中,物理化學是靈魂。也就是化學的道理只有在物理化學中才能不含糊地說出來,其他化學說起道理來,往往是模糊地說個大概。第一個看出這點的人是里加大學的Ostwald。 1871年F. Ostwald說:“用物理的火炬照亮化學的暗室”。就是這個意思,即化學的道理要到物理中去找。于是物理化學誕生了。F. Ostwald被后人譽為物理化學之父。是第一個沒有化學產(chǎn)品的化學家。1909年的諾貝爾化學獎得主。 關于“化學的道理要到物理中去找”這個觀點上,直到20世紀50年代還不能那么清楚地說出來;瘜W界保守勢力強的很。世界著名的有機化學權威Henry Armstrong在1930年代的一番話頗具代表性,他說:“ 事實是,物理化學家從來不運用自己的眼睛,最可悲的是缺乏化學教養(yǎng)。我們應該把這些物理因素徹底地從我們中間剔除出去,并回到我們的實驗室里來!薄疽姽竦摹鄂U林傳》復旦大學出版社】直到90年代初的中國,化學界的主流意識還是認為“化學有化學的規(guī)律”,意在排斥物理思想的侵入。 有的書中把Ostwald、van't Hoff 和Arrhenius稱為物理化學的奠基人,那是因為他們三人創(chuàng)辦了第一份物理化學雜志(德文)。其中的核心還是Ostwald。 早先,Ostwald是Arrhenius博士答辯會請來的外校教授。在Arrhenius導師本人不滿意Arrhenius的情況下,Ostwald力挺Arrhenius論文中的電離學說。于是Arrhenius的論文才勉強通過,得了博士。不僅如此,Ostwald還請Arrhenius到他的大學去,解決了Arrhenius的工作問題。 聽到這一切,您感到新鮮嗎?我不是“憤青”或“憤老”。我原來讀的是無機化學。后來發(fā)現(xiàn)化學越學越笨了,只有到了物理化學領域我才徹底改變了對化學的態(tài)度;瘜W是分子或分子聚集體層次的物理。1999年初是我第一個公開用中文寫出以“化學不再是純粹的實驗科學”這句話為題的文章,當然,引號是不可少的,是外國人先喊出這樣的聲音。幾個月之后《科學時報》轉載,但編輯部卻把我狐藉虎威的引號給遺漏了。其實,我只是第一個用中文轉告這句話就是了。講這句話的底氣一定來自物理化學,不是其他化學。 |
至尊木蟲 (知名作家)
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現(xiàn)代科學的研究方法主要有兩種:歸納法和演繹法。 通俗地說,歸納法就是歸納總結實驗事實,而演繹法就是推導計算、邏輯推理。 化學學科,在物理化學這個分支出現(xiàn)之前,普遍采用歸納法進行研究。例如,元素周期律、有機化學中的“馬氏規(guī)則”、“查氏規(guī)則”等都是歸納法的產(chǎn)物,其中包含了眾多實驗化學家夜以繼日辛勤勞動的結晶。 然而,若一門學科僅僅依靠歸納法,在其發(fā)展到一定程度之后必然會遇到瓶頸。這是由歸納法本身的特點所決定的。歸納法所依賴的(大量的)實驗探索,從本質上講還是有一定的盲目嘗試的成分。而要從根本上避免這種盲目,就需要從歸納法逐漸過渡到演繹法。 演繹法的精髓在于:從有限的幾條公理(即大家都默認正確的“真理”)出發(fā),通過數(shù)學推演或邏輯推理,得到更多具有實際意義的結論,從而指導研究并預測實驗事實。 公理的建立通常而言是一項極富冒險性質的活動——首先,是同一理論體系內各公理之間自洽性的保證。如果一個理論體系內各條公理之間都存在無法自洽的情況,那么這個公理體系必定是失敗的。其次,即使各條公理之間完美自洽,如果由該公理體系經(jīng)數(shù)學或邏輯推導得出的任何一條推論與實驗事實不符(此處的不符并非指有偏差,而是指完全矛盾),即宣告該公理體系的失敗。因此,任何一個成熟的公理體系的建立,在初期都要付出艱辛的勞動。 然而,一旦一個成功的公理體系得以建立,則從其中得到的“回報”將是數(shù)百次甚至上千次盲目的精密實驗都無法比擬的。 當今,最為成功的公理體系可能就要屬熱力學體系了。由熱力學四大定律推導得到的大量結論,經(jīng)過了幾百年的考驗而尚未發(fā)現(xiàn)有違反實驗事實的地方。 在化學學科當中,傳統(tǒng)的無機化學與有機化學總體上使用的是歸納法,而物理化學使用的主要就是演繹法。物理化學的理論基礎——熱力學、統(tǒng)計物理學和量子力學,都是建立在各自的公理體系之上的,而通過演繹法,物理化學已經(jīng)為無機和有機化學注入了新的活力——無機和有機化學中總結出的大量反應事實都已經(jīng)可以從理論層面上(無論是從微觀角度還是從宏觀角度)得到說明,并且可以對未知物質的結構和性質以及尚未進行實驗研究的反應的條件和實驗結果作出合理的預測?茖W家們甚至可以在目前實驗設備還達不到要求的情況下,通過計算機模擬來“看到”反應發(fā)生時各個分子的變化、原子(團)的遷移過程,以及模擬極端條件下的化學過程(而不必親自進行危險的實驗),這無疑是令人心動的。而這一切,都與演繹法嚴密的數(shù)學和邏輯基礎不可分割。 要學好物理化學,關鍵就在于掌握演繹法的精髓。書中的公式要盡可能地自己推導一遍,只有這樣,才能清晰地明白為什么結論如此,為什么結論的適用條件又是如此。在仔細體會了演繹法的精髓之后,才有可能進一步利用演繹法,得到新的、自己感興趣的推論,從而為自己提供新的研究方向,或者為設計新的實驗提供理論依據(jù),避免盲目的探索與嘗試。 [ 發(fā)自手機版 http://www.gaoyang168.com/3g ] |

木蟲 (正式寫手)


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