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第1章 统计热力学基础1

1.1 概论1

1.1.1 统计热力学的研究方法和任务1

1.1.2 统计系统的分类2

1.1.3 斯特林公式3

1.2 分子的运动形式及能级公式3

1.2.1 分子的运动形式3

1.2.2 平动能级4

1.2.3 转动能级4

1.2.4 振动能级5

1.2.5 电子运动能级和核运动能级5

1.2.6 分子能级5

1.3 粒子的能量分布和独立粒子系统的微观状态数5

1.3.1 宏观状态和微观状态5

1.3.2 能量分布6

1.3.3 定位系统的微观状态数6

1.3.4 非定位系统的微观状态数7

1.4 最概然分布7

1.4.1 统计热力学的基本假定7

1.4.2 玻耳兹曼定理7

1.4.3 摘取最大项法8

1.5 玻耳兹曼分布定律8

1.5.1 玻耳兹曼分布定律的推导8

1.5.2 玻耳兹曼分布12

1.5.3 玻色-爱因斯坦分布和费米-狄拉克分布13

1.5.4 配分函数13

1.6 配分函数与热力学函数的关系15

1.6.1 非定位系统的热力学函数15

1.6.2 定位系统的热力学函数16

1.7 热力学三大定律的本质17

1.7.1 热力学第一定律的本质17

1.7.2 热力学第二定律的本质18

1.7.3 热力学第三定律的本质19

1.8 配分函数的计算19

1.8.1 平动配分函数19

1.8.2 转动配分函数20

1.8.3 振动配分函数22

1.8.4 电子配分函数23

1.8.5 核配分函数23

1.9 统计熵的计算23

1.9.1 平动熵24

1.9.2 转动熵25

1.9.3 振动熵25

1.9.4 电子熵25

1.10 统计热力学原理应用示例25

1.10.1 理想气体状态方程的导出25

1.10.2 气体热容的计算26

1.10.3 理想气体反应平衡常数的计算28

1.11 固体的热容30

1.11.1 能均分定理的应用30

1.11.2 爱因斯坦理论31

1.11.3 德拜理论32

习题一34

第2章 非平衡态（不可逆过程）热力学基础35

2.1 恒定状态与局部平衡36

2.1.1 平衡态、非平衡态与恒定状态36

2.1.2 局部平衡假设36

2.1.3 熵产生原理（或有序和无序）37

2.2 非平衡态热力学38

2.2.1 熵产生和熵流38

2.2.2 离散系统熵产生率的进一步讨论42

2.3 非线性非平衡态热力学简介43

2.3.1 耗散结构43

2.3.2 熵在信息学中的应用45

2.4 非平衡态热力学在传递过程的应用46

2.5 非平衡态热力学在导电过程的应用48

2.5.1 熵流密度和局域熵产生率48

2.5.2 最小熵产生50

习题二51

第3章 非线性化学53

3.1 非线性化学现象简介53

3.1.1 化学振荡53

3.1.2 多重定态和化学滞后现象54

3.1.3 图灵空间有序结构55

3.1.4 化学波56

3.1.5 化学混沌56

3.2 非线性化学理论研究方法57

3.2.1 非线性化学的热力学基础57

3.2.2 非线性化学动力学理论62

习题三71

第4章 电荷传递动力学72

4.1 电极过程动力学基础72

4.1.1 电极过程的特征72

4.1.2 电化学极化过程74

4.2 电极电位对电化学反应过程的影响75

4.2.1 电极电位对电化学反应活化能的影响75

4.2.2 电极电位对电化学反应速率的影响76

4.2.3 平衡电极电位ψeq和交换电流密度77

4.3 稳态电化学极化规律79

4.3.1 阴极电流远小于交换电流（ic≤i0）79

4.3.2 阴极极化电流远大于交换电流（ic≥i0）80

4.4 浓度极化与电化学极化共同存在的阴极过程83

4.5 多电子转移步骤86

4.5.1 多电子电极反应86

4.5.2 多电子转移步骤的动力学规律87

习题四90

第5章 多相催化反应动力学92

5.1 动力学基本概念93

5.1.1 化学计量方程和化学计量数93

5.1.2 反应速率93

5.1.3 转换数和转换频率93

5.1.4 速率方程与动力学的参数94

5.1.5 速率控制步骤94

5.1.6 表面质量作用定律95

5.1.7 复杂反应近似处理方法95

5.2 多相催化反应速率方程96

5.2.1 机理模型法建立速率方程97

5.2.2 经验模型法建立速率方程——幂式多相催化速率方程106

5.3 多相催化动力学模型的建立107

5.3.1 动力学数据的测定107

5.3.2 催化动力学数据处理113

5.3.3 建立多相催化动力学模型——速率方程和拟定机理实例115

5.3.4 多相催化动力学模型研究的几种动力学方法118

5.4 多相催化反应中的传递过程124

5.4.1 流体与催化剂外表面间的传递过程125

5.4.2 简化的恒温粒内传质过程及对反应活化能和反应级数的影响126

5.4.3 复杂情况下恒温粒内传质过程129

5.4.4 非恒温反应中的有效因子132

5.5 非稳态催化过程动力学简介133

5.5.1 催化反应动力学中的多稳态与振荡133

5.5.2 稳态同位素瞬变动力学分析134

5.5.3 TAP技术135

习题五136

第6章 相变原理基础139

6.1 相变的热力学分类139

6.1.1 按热力学分类139

6.1.2 按相变方式分类141

6.1.3 按质点迁移特征分类141

6.1.4 马氏体相变141

6.1.5 有序-无序转变142

6.2 相变过程的热力学条件142

6.2.1 相变过程的不平衡状态及亚稳定状态142

6.2.2 相变过程推动力143

6.2.3 外界条件对相变推动力的影响143

6.3 液-固相变过程动力学144

6.3.1 晶核形成的热力学条件145

6.3.2 晶核形成过程动力学146

6.3.3 晶体生长过程动力学148

6.3.4 析晶过程151

6.3.5 影响析晶能力的因素152

习题六153

主要参考书目155

附录157

附录1 某些物质的临界参数157

附录2 某些气体的范德华常数158

附录3 热力学数据表159

附录4 各种气体自25℃至某温度的平均摩尔定压热容（J·K-1·mol-1）169

附录5 某些气体的摩尔定压热容与温度的关系170

附录6 水溶液中某些离子的标准摩尔生成热（p？＝100kPa，T＝298.1 5K）172

附录7 物质的标准摩尔燃烧热（p？＝100kPa，T＝298.1 5K）172

附录8 基本常数173

附录9 希腊字母表173

附录10 元素的相对原子质量四位数表174

附录11 一些物质的自由能函数（标准压力p？＝101.3 25kPa）175