《普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材：材料物理化学》第1章介绍材料研究对象，第2、3章介绍热力学的3个基本定律，第4章～第6章介绍了相与组分对系统化学势、相平衡和化学平衡的影响，第7章～第10章分别介绍电化学、动力学、表面与胶体化学。
　　书中包括大量供学生思考的问题，安排了一定量的计算题。
　　《普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材：材料物理化学》可以作为高等院校材料科学与工程专业“材料物理化学”、“物理化学”、“材料热力学”的教材或教学参考书。

　　学科基础课的重要性是不言而喻的。材料学科的基础课包括（材料）物理化学、材料科学基础、材料物理基础、材料物理性能、材料力学性能、固态相变、传输原理、材料分析方法等，其中（材料）物理化学、材料科学基础、材料物理基础（简称“三基”）是材料学科基础课群中的基础，因此最为重要。如何进一步强化“三基”，提升教学效果，完成它们的教育使命，既是重要的教学任务，也关乎材料学科建设，因为在西方发达国家，课程建设与教学改革本身就是学科建设的重要组成部分。
　　一、历史回顾
　　为了更加清晰地了解“三基”的现状，需要简要回顾它们的“形核与长大”过程。从发展历史看，材料学科源于传统的金属材料、陶瓷材料、高分子材料专业。在加强基础、拓宽专业的教育理念下，逐步融合成为材料科学与工程一级学科。因此，材料学科的基础课自然而然地选取了它们的“公因子”，如物理化学就是这三个专业的公共基础课，而材料科学基础则脱胎于经典的金属学，以金属学的结构框架为基，进一步融合了陶瓷与高分子。至于材料物理基础，则是由于现代材料研究以物理性能为主要诉求，故作为物理性能基础的固体物理在加以改造后变为材料物理基础，以弥补材料科学基础仅关照材料力学性能的缺陷，从时间上看，“三基”的发展历程都不长，其中较为成熟的材料科学基础，也不过十几年，以清华大学潘金生于1998年出版的《材料科学基础》教材为标志；而材料物理基础约为10年。至于材料物理化学，由于其内涵相对于传统的物理化学有明显变化，会在后面专门讨论。因此，“三基”都应该算是比较“年轻”的课程，其历史远不能与无机化学、化工原理、理论力学、机械原理、电工学、电磁场理论、信号与系统、控制理论等发展了几十甚至上百年的工科基础课相比。
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第1章 物质的状态与表征
1.1 气体
1.1.1 理想气体
1.1.2 范德华气体
1.2 固体
1.2.1 晶体及其结构
1.2.2 晶体缺陷
1.2.3 非晶体
1.3 液体
1.4 凝聚态
1.5 本章评述与重要概念
1.5.1 本章评述
1.5.2 本章重要概念

第2章 热力学第一定律
2.1 基本概念
2.1.1 系统与环境
2.1.2 状态与过程
2.2 热力学第一定律
2.2.1 内能的物理意义
2.2.2 内能的数学性质
2.3 功的计算
2.3.1 功的相关概念
2.3.2 理想气体平衡过程功的计算
2.3.3 理想气体非平衡过程功的计算
2.3.4 非理想气体平衡过程功的计算思路
2.4 两个气体实验
2.4.1 Joule实验
2.4.2 Joule-Thomson实验
2.5 热容与热的计算
2.5.1 热容
2.5.2 热的计算
2.6 热力学第一定律在转变与相变中的应用
2.6.1 在理想气体绝热过程中的应用
2.6.2 在相变中的应用
2.7 热化学
2.7.1 热化学的基本概念
2.7.2 标准摩尔反应焓的计算
2.7.3 反应焓与温度的关系——基希霍夫公式
2.8 本章 评述与重要概念
2.8.1 本章评述
2.8.2 本章重要概念

第3章 热力学第二定律
3.1 熵的初步概念与熵变计算
3.1.1 熵概念的简化导出
3.1.2 热力学基本定律与熵变计算
3.1.3 克劳修斯不等式与熵增原理 第1章 物质的状态与表征
3.2 熵的统计意义（初步）
3.3 热力学第三定律
3.3.1 热力学第三定律
3.3.2 标准摩尔熵
3.3.3 标准摩尔反应熵
3.4 亥姆霍兹函数和吉布斯函数
3.4.1 亥姆霍兹函数
3.4.2 吉布斯函数
3.4.3 AG的计算
3.5 热力学基本方程和麦克斯韦关系式
3.5.1 热力学基本方程
3.5.2 麦克斯韦关系式
3.5.3 其他热力学关系
3.6 熵与热力学第二定律的严格推演
3.6.1 卡诺循环
3.6.2 热力学第二定律的两种表述
3.6.3 卡诺定理
3.6.4 可逆循环的等效性与熵的导出
3.6.5 克劳修斯不等式与熵增原理
3.7 本章 评述与重要概念
3.7.1 本章 评述
3.7.2 本章 重要概念

第4章 化学势
第5章 相平衡
第6章 化学平衡
第7章 电化学
第8章 化学动力学
第9章 表面与界面
第10章 胶体化学
附录
符号表
参考书目
后记

　　例2.1.2 手机匀速上升时的做功。
　　有一个手机从某一高度h1开始匀速上升到h2。由于是匀速，所以手机的动能是不变的；义因为是匀速，所以手机所受的合外力等于0，而据此又将得出外力在此过程中不对手机做功的结论。这样一来就出现了矛盾：一方面是手机的势能确实提高了；另一方面势能的提高又与做功无关，加之动能始终不变，矛盾自然产生，因为这似乎违反了能量守恒定律。
　　事实上，化解上述“矛盾”的方法在于考虑问题的方式。在物理化学中，我们总是首先选定所需研究的对象（即系统），它是首要任务。特别强调的是，本课程的系统与环境，已经是专有名词了，不要再把它们同生活里边的概念混为一谈。系统到底是什么？它无非是我们选定的物质集团，是我们关注的东西。不难看出，系统既有客观性，因为它毕竟是物质集团；又有主观性，因为系统的选取依赖人的要求。
　　有了系统与环境的概念，就可以说清楚上面的“矛盾”产生的原因。所谓能量守恒，都是针对系统的。对上面的问题，系统应该选取手机加上地球共同构成的物质集团，而环境则是对手机做功的那只手（即将手机向上举的手）。这样选定之后，我们就会发现，地球与手机同属于一个系统，因此它们之间的相互作用是内在作用，而根据力学原理，内在作用对于能量守恒问题来说，是不予考虑的。这样一来，所要考虑的仅仅是外力，是手提供的外力使得系统的势能增加，这样就符合能量守恒定律，即外力对系统做了功，使得系统的势能增加，两者的数量相等，这就是能量守恒的广义形式。
　　致学生
　　（1）系统与环境一旦作为学科概念，必将具有不同于生活的新的意义。大家应该关注系统、环境这类概念，它们与做题、考试看似无关，其实非常重要。要多想想为什么要提出这些概念，它们有哪些用途？这样才能真正认识它们。可以说，这些概念以及背后隐藏的思想方法，对学科发展的价值，并不亚于力、功、动能等大家很重视的东西。
　　（2）大家不妨试试，如果不是严格地界定系统与环境，则手机均匀上升做功这个不能再简单的问题，也是无法解释清楚的。真正的科学，都是建立在严谨的概念体系之上的。
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