全书共分十章：分别为气体的性质及状态方程、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、统计热力学初步、电化学、化学动力学基础及界面现象与胶体。每章后附有习题、书后有附录等资料。同时在数字资源平台上配套资源有：电子教案ppt、习题详解、重点或难点知识的视频讲解。
本书编写基于简明的特点，适合化学、化工类各专业教学使用，也可供相关科研和工程技术人员参考及作为研究生入学考试的参考书。

张丽丹，北京化工大学教授，北京市教学名师，承担物理化学等本科生教学及研究生教学，科研工作，教学管理等工作，是国家《物理化学》精品课程建设项目，《大学化学实验》精品资源共享课程建设项目负责人，荣获国家优秀教学成果二等奖两次，“全国石油和化工行业优秀教学团队”带头人；讲授《物理化学》40年。

绪论 1
一、物理化学的发展及研究范畴1
二、物理化学的研究方法2
三、物理化学的学习方法3

第一章　气体的性质及状态方程 5
第1节 理想气体p、V、T 性质及其状态方程5
1.1.1 三个低压定律5
1.1.2 理想气体状态方程6
1.1.3 外推法导出摩尔气体常数R 6
1.1.4 道尔顿分压定律及阿马格分体积定律7
第2节 实际气体与理想气体的偏差及其液化8
1.2.1 实际气体与理想气体的偏差8
1.2.2 液体的饱和蒸气压及CO2 气体的液化9
1.2.3 临界状态及其临界性质10
第3节 范德华状态方程11
1.3.1 压力修正11
1.3.2 体积的修正12
1.3.3 范德华参数与临界参数的关系12
第4节 对应状态原理及普遍化压缩因子图13
1.4.1 压缩因子Z 14
1.4.2 对比参数14
1.4.3 对应状态原理14
1.4.4 普遍化压缩因子图15
1.4.5 分子间的相互作用力17
习题18

第二章　热力学第一定律 20
第1节 基本概念及热力学第一定律21
2.1.1 基本概念21
2.1.2 热力学第一定律25
第2节 等容热、等压热、焓及摩尔热容26
2.2.1 等容热26
2.2.2 等压热和焓26
2.2.3 理想气体热力学能和焓27
2.2.4 摩尔热容28
第3节 热力学第一定律在理想气体p、V、T变化过程中的应用30
2.3.1 理想气体等温过程30
2.3.2 理想气体等容过程31
2.3.3 理想气体等压过程31
2.3.4 理想气体绝热过程32
第4节 热力学第一定律在纯物质相变过程中的应用35
2.4.1 基本概念35
2.4.2 摩尔相变焓及其与温度的关系35
2.4.3 纯物质可逆相变过程的热力学性质36
2.4.4 纯物质不可逆相变过程的热力学性质36
第5节 热力学第一定律在化学变化过程中的应用37
2.5.1 化学反应热效应38
2.5.2 化学反应的等容热和等压热38
2.5.3 摩尔反应焓变39
2.5.4 化学反应标准摩尔反应焓变40
2.5.5 化学反应的摩尔反应焓与标准摩尔反应焓的关系40
2.5.6 标准摩尔生成焓及其与标准摩尔反应焓的关系41
2.5.7 标准摩尔燃烧焓及其与标准摩尔反应焓的关系42
2.5.8 摩尔反应焓与温度的关系43
2.5.9 最高火焰温度和最高爆炸温度的计算45
第6节 热力学第一定律在实际气体中的应用46
2.6.1节 流膨胀46
2.6.2 焦耳-汤姆孙实验46
2.6.3节 流膨胀的热力学性质47
2.6.4 转换曲线48
习题48

第三章　热力学第二定律 51
第1节 自发过程及其共性51
第2节 卡诺循环52
3.2.1 热机及热机效率52
3.2.2 卡诺循环52
第3节 热力学第二定律及卡诺定理54
3.3.1 热力学第二定律54
3.3.2 卡诺定理及其推论 55
第4节 熵及熵判据56
3.4.1 熵的定义56
3.4.2 克劳修斯不等式及熵判据57
第5节 简单p、V、T 变化过程中的熵变计算59
3.5.1 等温过程的熵变计算59
3.5.2 等容变温过程的熵变计算60
3.5.3 等压变温过程的熵变计算60
3.5.4 理想气体绝热过程的熵变计算60
3.5.5 理想气体等温混合过程的熵变计算61
第6节 相变过程的熵变计算62
3.6.1 可逆相变过程的熵变计算62
3.6.2 不可逆相变过程的熵变计算62
第7节 热力学第三定律及化学变化过程中的熵变计算63
3.7.1 熵的物理意义64
3.7.2 能斯特热定理64
3.7.3 热力学第三定律65
3.7.4 规定熵、标准熵及标准摩尔熵65
3.7.5 标准摩尔反应熵变66
3.7.6 标准摩尔反应熵变与温度的关系66
第8节 亥姆霍兹函数及吉布斯函数67
3.8.1 亥姆霍兹函数及其判据67
3.8.2 吉布斯函数及其判据68
3.8.3 ΔA 和ΔG 的计算69
第9节 热力学基本方程71
3.9.1 热力学基本方程71
3.9.2 麦克斯韦关系式73
3.9.3 其他重要关系式74
3.9.4 熵的其他特性关系式75
3.9.5 三变量偏微分关系式75
第10节 热力学基本方程在纯物质两相平衡中的应用76
3.10.1 克拉贝龙方程76
3.10.2 克劳修斯-克拉贝龙方程77
习题78

第四章　多组分系统热力学 81
第1节 偏摩尔量82
4.1.1 偏摩尔量的定义82
4.1.2 偏摩尔量的物理意义83
4.1.3 不同组分同一偏摩尔量之间的关系——吉布斯-杜亥姆方程84
4.1.4 同一组分不同偏摩尔量之间的关系85
第2节 化学势和化学势判据85
4.2.1 化学势的定义85
4.2.2 化学势判据86
第3节 气体的化学势87
4.3.1 气体的标准化学势87
4.3.2 纯理想气体的化学势88
4.3.3 混合理想气体的化学势88
4.3.4 纯实际气体的化学势88
4.3.5 混合实际气体的化学势89
4.3.6 逸度与逸度因子89
第4节 液态混合物中各组分的化学势91
4.4.1 拉乌尔定律91
4.4.2 理想液态混合物中任一组分的化学势92
4.4.3 理想液态混合物的混合性质93
4.4.4 实际液态混合物中任一组分的化学势94
第5节 溶液中各组分的化学势95
4.5.1 亨利定律95
4.5.2 理想稀溶液中溶剂的化学势96
4.5.3 理想稀溶液中溶质的化学势96
4.5.4 稀溶液的依数性98
4.5.5 实际溶液中各组分的化学势101
第6节 活度的测定102
4.6.1 溶液中挥发性物质活度的测定102
4.6.2 溶液中非挥发性溶质活度的测定103
习题103

第五章　化学平衡 105
第1节 化学反应的方向和限度105
5.1.1 化学平衡条件105
5.1.2 化学反应等温方程与标准平衡常数108
第2节 各种反应类型的化学平衡110
5.2.1 理想气体化学平衡110
5.2.2 有纯凝聚态物质参加的理想气体化学平衡110
5.2.3 实际气体的化学平衡112
5.2.4 液态混合物中的化学平衡113
5.2.5 溶液中的化学平衡114
第3节 化学反应平衡常数的确定和应用115
5.3.1 化学反应平衡常数的实验测定115
5.3.2 标准平衡常数的热力学计算116
5.3.3 化学反应平衡转化率的计算117
第4节 温度对化学反应平衡常数的影响119
5.4.1 范特霍夫方程119
5.4.2 不同温度下平衡常数的计算119
第5节 其他因素对平衡转化率的影响121
5.5.1 压力对平衡转化率的影响121
5.5.2 惰性气体对平衡转化率的影响123
5.5.3 投料比对平衡转化率的影响124
第6节 同时平衡125
5.6.1 同时反应125
5.6.2 偶合反应126
习题127

第六章　相平衡 130
第1节 基本概念及相律130
6.1.1 相图130
6.1.2 相及相数130
6.1.3 物种及物种数131
6.1.4 自由度及自由度数131
6.1.5 相律131
Ⅰ. 单组分系统的相平衡 133
第2节 单组分系统的相图133
6.2.1 单组分系统两相平衡的边界条件133
6.2.2 单组分系统的相图134
Ⅱ. 两组分系统的相图135
第3节 液相完全互溶系统的二组分气-液平衡相图136
6.3.1 理想液态混合系统的气-液平衡系统136
6.3.2 真实液态混合系统的气-液平衡系统139
第4节 液相部分互溶及完全不互溶二组分系统相图142
6.4.1 液相部分互溶的液-液平衡系统142
6.4.2 液相部分互溶的气-液平衡系统143
6.4.3 液相完全不互溶的气-液平衡系统144
第5节 固相完全不互溶的二组分固-液平衡系统相图145
6.5.1 相图的绘制145
6.5.2 具有简单低共熔点的二组分固-液平衡系统147
6.5.3 形成化合物的二组分固-液平衡系统148
第6节 固相部分及完全互溶的二组分固-液平衡系统相图150
6.6.1 固相部分互溶的二组分固-液平衡系统150
6.6.2 固相完全互溶的二组分固-液平衡相图151
6.6.3 区域熔炼152
Ⅲ. 三组分系统的相图* 153
第7节 三组分系统液-液平衡相图153
6.7.1 三组分系统的坐标表示法153
6.7.2 部分互溶的三组分系统液-液平衡相图154
习题156

第七章　统计热力学初步 159
第1节 粒子的微观运动160
7.1.1 粒子的运动状态160
7.1.2 状态分布和能级分布161
7.1.3 独立子系统能级分布D 的微观状态数WD 162
7.1.4 等概率假设163
7.1.5 最概然分布和撷取最大项原理164
第2节 玻耳兹曼分布定律165
7.2.1 玻耳兹曼熵定理165
7.2.2 玻耳兹曼分布定律166
7.2.3 配分函数q 的定义及其物理意义166
7.2.4 配分函数的析因子性167
7.2.5 能量零点的选择及其对配分函数的影响168
第3节 配分函数的计算168
7.3.1 平动配分函数168
7.3.2 双原子分子的转动配分函数169
7.3.3 振动配分函数170
7.3.4 电子运动和核自旋运动配分函数171
第4节 独立子系统热力学函数的统计热力学表达式及其应用举例171
7.4.1 独立离域子系统热力学函数的统计热力学表达式171
7.4.2 独立定域子系统热力学函数的统计热力学表达式172
7.4.3 应用举例173
习题178

第八章　电化学 180
Ⅰ. 电解质溶液理论180
第1节 电解质溶液的导电机理及法拉第定律180
8.1.1 电解质溶液的导电机理180
8.1.2 法拉第定律181
第2节 离子的迁移数183
8.2.1 离子的电迁移183
8.2.2 离子的迁移数184
8.2.3 离子迁移数的测定185
第3节 电解质溶液的电导、电导率及摩尔电导率187
8.3.1 电导、电导率及摩尔电导率187
8.3.2 电解质溶液电导的测定188
8.3.3 电解质溶液的电导率、摩尔电导率与浓度的关系189
8.3.4 离子的独立运动定律及无限稀释摩尔电导率190
第4节 电导测定的应用192
8.4.1 测定水的纯度192
8.4.2 计算弱电解质的解离度及解离平衡常数192
8.4.3 测定难溶盐的溶解度193
8.4.4 电导滴定193
第5节 电解质溶液的平均活度、平均活度因子及德拜-休克尔极限公式194
8.5.1 电解质溶液的平均活度及平均活度因子194
8.5.2 离子强度195
8.5.3 德拜-休克尔极限公式196
Ⅱ. 原电池198
第6节 可逆电池及原电池的表示198
8.6.1 可逆电池198
8.6.2 原电池的表示201
第7节 原电池的电动势及测量201
8.7.1 电池电动势201
8.7.2 界面电势差的产生201
8.7.3 电池电动势的测定202
8.7.4 电池电动势与电解质溶液活度的关系——电池反应的能斯特方程203
第8节 可逆电池的热力学204
8.8.1 电池反应的ΔrGm 、ΔrH m 及ΔrSm 204
8.8.2 电池可逆放电时的热效应204
8.8.3 电池反应的标准热力学平衡常数K 205
第9节 电极电势206
8.9.1 电极电势的定义206
8.9.2 标准氢电极207
8.9.3 电极电势的能斯特方程207
8.9.4 电池电动势的计算208
第10节 电极的种类209
8.10.1 第一类电极209
8.10.2 第二类电极210
8.10.3 第三类电极211
第11节 原电池的设计及应用212
Ⅲ. 电解池214
第12节 分解电压214
第13节 极化作用216
8.13.1 电化学极化216
8.13.2 浓差极化217
8.13.3 超电势217
8.13.4 极化曲线的测定218
第14节 电解时电极上的竞争反应219
习题221

第九章　化学动力学基础 223
第1节 化学动力学相关基本概念223
9.1.1 化学反应速率的定义223
9.1.2 基元反应与复合反应224
9.1.3 反应分子数224
9.1.4 化学反应速率方程225
9.1.5 质量作用定律225
9.1.6 反应速率常数226
9.1.7 反应级数226
第2节 简单级数反应的积分速率方程及其特点227
9.2.1 零级反应227
9.2.2 一级反应228
9.2.3 二级反应230
9.2.4 n 级反应233
第3节 简单级数的反应速率方程的确定233
9.3.1 微分法确定反应级数及速率常数234
9.3.2 积分法确定反应级数及速率常数235
9.3.3 半衰期法确定反应级数239
9.3.4 多种反应物参与的反应速率方程239
第4节 温度对反应速率的影响240
9.4.1 范特霍夫经验规则241
9.4.2 阿仑尼乌斯经验式241
9.4.3 阿仑尼乌斯活化能243
第5节 典型复合反应及其特点244
9.5.1 对行反应245
9.5.2 平行反应246
9.5.3 连串反应248
9.5.4 复杂反应速率的近似处理250
第6节 链反应252
9.6.1 直链反应252
9.6.2 支链反应与爆炸界限253
第7节 基元反应的速率理论255
9.7.1 碰撞理论255
9.7.2 过渡状态理论简介258
第8节 光化反应261
9.8.1 光化反应的基本概念261
9.8.2 光化学定律262
9.8.3 光化反应动力学方程263
9.8.4 光化平衡及温度的影响263
9.8.5 光化反应的特点264
9.8.6 光化反应的应用实例264
第9节 催化反应265
9.9.1 催化反应的基本概念265
*9.9.2 气-固相催化反应及其动力学规律267
习题270

第十章　界面现象与胶体 273
Ⅰ. 界面现象273
第1节 表面张力和表面吉布斯函数274
10.1.1 表面张力274
10.1.2 表面功与表面吉布斯函数275
10.1.3 表面热力学基本关系式276
10.1.4 影响表面张力的因素276
第2节 液气界面——弯曲液面的性质277
10.2.1 弯曲液面的附加压力及拉普拉斯方程277
10.2.2 毛细现象279
10.2.3 微小液滴的蒸气压和开尔文方程280
10.2.4 亚稳状态和新相的生成281
第3节 固液界面——润湿现象与接触角283
10.3.1 固体表面的润湿283
10.3.2 接触角与杨方程式283
10.3.3 铺展284
第4节 固气界面——固体表面上的吸附现象285
10.4.1 物理吸附与化学吸附285
10.4.2 吸附量、吸附热及吸附曲线286
10.4.3 弗罗因德利希吸附等温式288
10.4.4 朗缪尔吸附等温式289
*10.4.5 多分子层吸附理论——BET公式291
第5节 溶液的表面吸附——表面活性剂292
10.5.1 溶液的表面张力和吸附现象292
10.5.2 吉布斯吸附等温式293
10.5.3 表面活性剂294
Ⅱ. 胶体系统298
第6节 胶体分散系统的分类及基本特征298
10.6.1 胶体的概念及分类298
10.6.2 憎液溶胶与大分子溶液299
第7节 溶胶的光学性质299
10.7.1 丁达尔效应299
10.7.2 瑞利公式299
第8节 溶胶的动力性质301
10.8.1 布朗运动301
10.8.2 扩散作用301
10.8.3 沉降和沉降平衡302
第9节 溶胶的电学性质303
10.9.1 电泳与电渗303
10.9.2 胶团的结构304
10.9.3 斯特恩扩散双电层与ζ 电势305
第10节 溶胶的稳定与聚沉306
10.10.1 电解质的聚沉作用306
10.10.2 大分子化合物的聚沉作用307
第11节 溶胶的制备与净化308
10.11.1 溶胶的制备308
10.11.2 溶胶的净化309
第12节 乳状液310
10.12.1 乳化与破乳310
10.12.2 微乳状液311
习题311

附录 314
附录1　国际单位制314
附录2　符号说明316
附录3　某些物质的临界参数317
附录4　一些气体的摩尔定压热容和温度的关系318
附录5　一些物质298K 下的热力学数据319
附录6　一些气体298K 下的自由能函数和焓函数（p = 100kPa） 325
附录7　拉格朗日待定因子法325
附录8　拉格朗日待定因子法求算最概然能级分布数326

参考文献 329