网素山医学院 省级精品课程申报 授课教案 姓名 学年第学期时间一节次 课程名称 物理化学 投课专业及层次 药学、制药工程等 授课内容 绪论、热力学第一定律(一) 学时数 掌握气体的基本性质,熟悉物理化学的研究内容和方法,了解物理化学 教学目的 的学习方法,了解热力学的研究方法 重点 物理化学的研究内容和方法,气体的基本性质 难 点 热力学定律 自学内容 无 使用教具 多煤体 相关学科知识 数学、物理学知识 教学法 启发式、讨论式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配(可加附页) 、绪论: 1、物理化学的任务和内容 ①物理化学的定义 5分钟 ②主要内容:化学热力学、 化学动力学、物质结构 (简单介绍其它内容:化学平衡、相平衡、多组分系统、电化学、表面现 象、胶体等。选学内容:量子力学、统计热力学) 15分钟 ③物理化学研究的方法和特点:特殊方法一化学热力学方法 2、物理化学在药学中的地位和作用 ①物理化学发展 史简 ②结合药物和制药工艺进行介绍 (选取药物制备、设计思路方面的实例。) 3、物理化学的学习方法 热力学方法的特殊性 重视思老 重视习题和实验 15分钟 注意理论联系实际 4、学习成绩评定 对作业的要求 对实验报告的要求 5、推荐几本参考书 ①物理化学,南京大学,傅献彩。 ②物理化学,天津大学物理化学教研室。 10分钟 ③物理化学简明教程,印水嘉
国山医笑院 省级精品课程申报 讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 二、气体的性质: 1、理想气体模型: 10分钟 理想气体的定义:任何情况下都遵守理想气体状态方程 理想气体的特点:分子间没有相互作用力,分子本身不占有体积。 高温低压下真实气体可以看作理想气体 2、理想气体的性质: ①理想气体状态方程:PV=nRT 状态描述(P、V、T、n) 状态变化(蒸发、沸点和饱和蒸气压), 说明单位(强调国际单位制) 举例应用:一般式和变形式 ②摩尔气体常数 ③理想气体混合物 15分钟 混 物的表示方法:X,Y 尔顿分压定律 阿马加分体积定律 ④真实气体 与理想气体的偏差 ⑤范德华方程式 对偏差的校正 范德华方程式 ⑥气体液化的简介 第一章热力学第一定律 §2热力学的基本概念 、系统与环境 1、系统与环境的定义: 20分钟 2、系统的分类: (举例说明系统和环境之间的不同界面,重点讲解系统的三种类型:敞开 系统,封闭系统和孤立系统,结合后血的应用举例说明。) 系统的性质 1、系统性质的定义 2、系统性质的分类: 广度性质和强度性质的定义、区别和联系 (启发式教学,启发学生根据两种类型的不同特点举例。) 复习本次课的主要内容。 10分钟
网素山医学院 省级精品课程申报 教 案 姓名 学年第学期时间一节次 课程名称 物理化学 授课专业及层次 药学、制药工程等 授课内容 热力学第一定律(二) 学时数 掌握热力学基本概念和可逆过程的概念;熟悉热力学第一定律和培: 教学目的 了解功和热的简单计算 重点 热力学基本概念和可逆过程 难点 热力学基本税念和可逆过程 自学内容 s1概论 使用教具 多蝶体 相关学科知识 数学、物理学知识 教学法 启发式,讨论式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配(可加附页) 复习上次课所学内容,重点是气体的性质,了解热力学研究内容和方法。 第一章热力学第一定律 5分钟 S2热力学的基本概念 三、热力学平衡态 介绍热力学平衡态由热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡四个平衡组成, 15分钟 四个平衡缺一不可。 四、状态函数与状态方程: 1、状态函数的定义和特点: 状态确定,状态函数确定 状态改变,状态函数不一定改变 变化只与始态 和终态有关, 与过程无关: 具有全微分的性质:循环过程值变为零。 四则运算是其它函数的函数。 (重点讲解状态函数的四个基本特点,引导学生准确理解) 20分钟 2、状态方程 简单介绍理想气体状态方程 五、过程与途径 讲解清楚过程与途径之间的关系 六、热和工h, 热和功的定义、符号以及功概念的延仲,了解广义的功的概念 讲解习题。 15分钟 §3热力学第一定律: 一、热力学能 15分钟 1、热力学能的定义、符号。 2、状态函数性质。 3、 表达以及数值的相对性
國山医先院 省级精品课程申报 讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 二、热力学第一定律 1、文字叙述(能量转化和守恒定律及第一类水动机不可能制造)。 20分钟 2、 数学表达式。 举例,领会能量守恒的实质。 §4可逆过程与体积功 20分钟 一、体积 讲解体积功公式的准导,引导学生通过推导掌握公式的使用条件和物理意义 、功与过程的关系: 1 气体的自由膨胀 、多次膨胀过程功与过程的关系 3、准静态过程 (重点讲解随者膨胀次数的变化对做功的影响,强调准静态过程的特点是每 次变化无限小,举例水蒸发或沙子流下,) 三、可逆过稻 1、定义 20分钟 2、特点 (重点讲解可逆过程的三个特点,其中关键是每一步变化都是无限小的,系 统和环境都能够回复到原状) §5烙 恒容热的结论 恒压热的结论 三、 1、状态函数的特点。 2、数值的相对性。 3 正确理解 其应用前提 15分钟 恒压条件下烙才等于过程的热效应,其它过程也有焓变但不等于热效应。 计算举例例题2。 复习本次课的主要内容 5分钟
网素山医学院 省级精品课程申报 教 案 姓名 学年第学期时间一节次 课程名称 物理化学 授课专业及层次 药学、制药工程等 授课内容 热力学第一定律(三) 热力学第二定律(一) 学时数 掌握热一律的应用以及化学热力学的相关计算;熟悉热容以及热,功的计算 数学目的 熟悉自发过程的特征 重点 热一律的应用以及化学热力学的相关计算 难 点 化学热力学的相关计算 自学内容 化学热力学部分 使用教具 多蝶体 相关学科知识 数学、物理学知识 教学法 启发式、讨论式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配(可加附页) 复习上次课所学内容,重点是热力学基本概念和可逆过程、热力学第一定律。 5分钟 §6热容 一、 热容与热的计算: 进伦解例题。 10分钟 热容与温度之间的关系 恒容热和 恒压热的计算方法 (了解热容与温度之间的关系,举例说明恒容热和恒压热的计算方法,结 合习题举例说明,) 7热力学第一定律的应用: 、热力学第一定律应用于理想气体 1、 理想气体的和烙 理想气体的热力学能和焓与温度的关系 20分针 (重点讲解理想气体的热力学能和烙与温度的关系,了解焦耳实验) 2、理想气体的Cv与Cp之差 C p=C v+n R 推导过程 15分钟 3、 单原子、双原子理想气体 常用热容数值 4、理想气体的绝热过程 ①过程方程式的推导 ②绝热过程的特点 分析压力 体积图 举例说明绝热可逆过程与恒温可逆过程的区别,讲解典型例题5
國山医先院 省级精品课程申报 讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 、热力学第一定律应用于实际气体: 1、节流膨胀: 20分钟 2、节流膨胀是恒过程 3、焦耳-汤姆逊系数: (讲解节流膨胀的实验装置,了解节流膨胀是恒焓过程,了解焦耳-汤姆逊系数 的应用) (布置自学化学热力学部分-一热化学基本概念,化学反应热效应的计算,重 点指出基尔霍夫公式的推导和应用) 练习:习题6、8 第二章热力学第二定律 §1自发过程的特征 自发过程具有方向的单一性和限度 白发的不可前性 自发过程具有对外作功的能力 (通过水的流动、热量传递、气体膨胀等实例的方向性、不可逆性、作功能 力等说明自发过程的基本特征,提醒学生要注重理解) §2热力学第二定律 克劳修斯说 15分钟 “热量由低温物体传给高温物体而不引起其它变化是不可能的 开尔文说法 “从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其它变化是不可能的” 三、第二类水动机不可能制造 (启发式教学,重点结合热机实例说明三种说法之间的等价性。Clausius 和Kelvin的两种表述实 ,假如热量可以由低温传给高温物体而 不引起 它变 可以完全变 而不引起其它变 在上述例子中, 如果可以无条件地将低温热源中的热传给高温热源,则整个过程是高温热源 中的热完全转变为功(热没有消耗到低温处),并没有发生其它变化(气体的 状态没有变化)。Clausius的说法不成立的话,则Kelvin的说法也不能成立, 两种表术是一致的。) 四、其它的文字叙述 10分钟 热力学第二定律还有其它各种表述: 一定条件下,任何系统都自发地趋向平衡。 “孤立系统中自发过程趋向于熵增大。” “一切自发过程是不可逆的。” 这些表述都是等效的 反证法进行证明 复习本次课的主要内容。 5分钟
网秦山医学院 省级精品课程申报 教 案 姓名 学年第学期时间一节次 课程名称 物理化学 授课专业及层次 药学、制药工程等 授课内容 热力学第二定律(二) 学时数 掌握热力学第二定律的文字和数学表达式:熟悉卡诺循环和卡诺定理以 教学目的 及熵的定义和推导 重点 热力学第二定律\卡诺循环\熵 难 点 热力学第二定律\熵 自学内容 无 使用教具 多蝶体 相关学科知识 数学、物理知识 教学法 启发式,讨论式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配(可加附页) 复习上次课所学内容,重点是热一律的应用以及化学热力学的相关计算:热容 5分钟 以及热、功的计算, 自发过程的特征。 卡诺循环 卡诺循环的组成 四个过程:分析特点 20分钟 等温可逆膨胀、 啪热可道膨胀 等温可逆压缩 绝热可逆压缩 卡诺循环的压力-体积图。 卡诺循环的热、功、热力学能 分别详细讲解各个过程热、功、热力学能的计算。 整个循环过程热、 功、热力学能的计算,注意结论 计算卡诺循环的效 15分钟 卡诺循环的结论 效率与工作物质无关。 效率取决于温差的毙响」 工作于相同高温热源和低温热源之间的所有热机中,可逆热机的工作效率 最高。反证法证明。 4 卡诺定理 卡诺定理的表述 1、卡诺热机效率最大 15分钟 热机效率与工作物质无关 (重点讲授使用反证法论证卡诺定理的思路)
國山医先院 省级精品课程申报 讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) §5嫡 熵的导出 10分钟 1、`任意可逆循环的热温商之和为零。 详细推导 2、任意可逆过程的热温商与逸径无关。 详细推导 3、熵的定义和性质 定义式和使用前提 20分钟 (重点调只有可逆过程的热温商才是嫡,不可逆过程也有熵变但不等于热 温商) 热力学第二定律的数学表达式一克劳修斯不等式 1、不可逆过程的热温商 详细推导:任意不可逆循环的热温商之和小于零 2、克劳修斯不等式 克劳修斯不等式的推导 不等号的意义 (重点讲授克劳修斯不等式的应用和物理意义) 三、痛增顶理 20分钟 1、内容 文字表达和数学表达式 2、使用条件:绝热过程或孤立系统 3、大孤立系统 (重点是系统和环境各自熵值的计算方法,注意符号。举例计算) S6恼恋的计算 根据熵的定义, 讲解 熵变计算的思路 可逆过程直接计算:不可逆过程要设计出可逆途径进行计算。 ·、等温过程中熵变的计算 20分钟 1、理想气体的等温过程 推导,结合例题 讲解例题 2、相变化过程 可逆相变和不可逆相变 讲解例题 3、理想气体混合过程 进解例膜 (重点是通过例题1、2、3练习相关计算方法。) 20分钟 复习本次课的主要内容。 5分钟
网秦山医学院 省级精品课程申报 教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 物理化学 授误专业及层次 药学、制药工程等 授课内容 热力学第二定律(三) 学时数 掌提△S和△G的相关计算以及热力学函数间关系;掌握△S、△A和△G 教学目的 判据,熟悉状态函数的特点和熵的物理意义 重点 △S和△G的相关计算以及热力学函数间关系;△S.△A和△G判据 难点 热力学函数间关系;△S、△A和△G判据 自学内容 §7熵的物理意义 使用教具 多蝶体 相关学科知识 数学、物理学知识 教学法 启发式,讨论式教学 讲授内容纲要、要求及时间分配(可加附页) 复习上次课所学内容,重点是热力学第二定律的文字和数学表达式:卡诺循环 和卡诺定理以及熵的定义和推导 5分钟 §6熵变的计算 根据熵的定义,讲解变计算的思路 可逆过程直接计算:不可逆过程要设计出可逆逸径进行计算。 二、等温过程中熵变的计算 1、理想气体的等温过程 10分钟 推导,结合例题 2、相变化过程 可逆相变和不可逆相变 3、理想气体混合过程 (重点是通过例题1、2、3练习相关计算方法。) 三变温过程嫡变的计算 20分钟 1、 箱单变温过程 等容过程和等压过程 准导并讲解例题 2 复杂变温过程 绝热过程和PVT全变的过程 (重点通过讲解例题5、例题6。练习多步途径的设计思路,熟悉相变过 程熵变计算的综合方法。) S9A和G 热力学第 定律、第二定律联合表达式 (重点推导联合表达式的微分形式) 5分钟
國山医先院 省级精品课程申报 讲授内容纲要、要求及时间分配(附页) 亥姻霍兹能Helmhotz free energy 10分钟 1、定 2、判据: 恒温封闭系:-F≥5 3、最小A原理:principle of minimization of Helmholtz energy 封闭系统,恒温恒容,不作非体积功,F减少的过程为自发,进行到△0, 平衡 吉布斯能Gibbs free energy: 1、定义 G=U+PV-TS 2、判据:恒温恒压封闭系:-G≥5W1 3、最小G原理:principle of minimization of Gibbs energy 封闭系,恒温恒压,不作非体积功,G减少的过程为自发,进行到△G=0平 衡为止。 20分 §10△G计算 根据吉布斯能的定义,讲解吉布斯能变计算的思路:可逆过程直接计算:不 可逆过程要设计出可逆途径进行计算。 理想气体等温过程中△G (重点讲解纯净理想气体和理想气体混合过程计算方法。) 相变过程△G计算 1. 等温等压条件下可逆相变过程 ii. 等温等压条件下不可逆相变过程 (重点通过讲解例题9、例题10。熟悉多步途径的设计思路。) 1、化学变化的△G 2、吉布斯-亥姆霍兹方程: 1V, 应用 (讲解课本例题)》 §11热力学函数间的关系 15分钟 ,热力学基本关系式 Tds-Pdv dH TdS +Vdp dA =-SdT PdV. dG =SdT VdP. 麦克斯韦关系式 2=f(x、y)则:[3(32/3 ,/3y=[8(37/3y)/3x] ①→→dU=(3u/3s),Tds+(3u/3v),dW (3u/3s) =T (3u/3v)=-P [3(3U/3S)/3V]s=[3(3U/3V)s/3S 即: [3T/3V]s=-[3P/3S],① 同理可得②^④通称为Maxwel1 s Relations 15分钟 (重点是推导的思路,通过例题12、13介绍公式的应用。) 3、 △G与温度的关系 G/Tg-△G/T=△H(1/T-1/T) (重点通过讲解例题15、例题16,熟悉计算思路。) 5分钟 复习本次课的主要内容