[第1课] 大纲、作业和课程

主题:这门课是加州大学欧文分校化学131C,即热力学和化学动力学课程,老师首先介绍了一些课程事务信息,包括上课、考试、答疑等等[0:00:00]。之后,教授简单介绍了量子力学、热力学、统计力学的历史,特别讲到了麦克斯维尔、玻尔兹曼和吉布斯等人的贡献[0:25:55]。最后,教授讲授了微态的概念,并以一些例题结束了这一讲的内容[0:40:20]

[第2课] 玻尔兹曼分布定律

主题:课上首先讲解了一些课程事务信息,主要是关于第一次测试[0:00:00]。之后,教授继续讲解了微态、构型、微态数目方面的内容和例题[0:04:50]。再后,教授通过例子的讲解,逐步推导出玻尔兹曼分布定律这一重要结论[0:21:35]。最后,教授介绍了配分函数的概念,并用一些相关例题结束了这一讲的内容[0:42:25]。

[第3课] 能量和配分函数

主题:这一讲由于课前小测试造成时间比较短。课上首先讲解了一个三重简并基态原子的例子[0:00:00]。之后讲解了另外一个例子:已知能量和简并度,求解每个能级的粒子数目占比[0:07:25]。最后,教授强调了配分函数对于这门课的重要意义,并给出了一些例子[15:50]。

[第4课]

主题:这一讲在一些公告和课务信息之后,首先总结了统计力学中已经讲过的六大主要内容[0:00:00]。第二部分接着上一节课的内容,继续讲解NO分子的一个例题[0:09:18]。第三部分讲解了正则系综、微正则系综方面的知识[0:18:52]。第四部分,教授通过一个硬币实验,引出了熵的概念,并给出了著名公式S = k ln W[0:27:06]。

[第5课] 均分定理

主题:这一讲首先讲到实际分子中,情况要比谐振子复杂很多,会涉及到平移、旋转、振动三大类状态[0:00:00]。第二部分,教授开始讲解能量均分定理(在温度为T的平衡态下,气体分子每个自由度的平均动能都相等,适用于分子的平移、旋转和振动)[0:11:42]。第三部分讲解了一些使用均分定理来进行估算的例子[0:24:30]。最后,教授开始讲解如何准确计算,并从平移配分函数开始[0:29:23]。

[第6课] 旋转配分函数

主题:这一讲首先从q总=q平移q旋转q振动q电子这一公式开始,解释电子状态可以看成是1个,并复习了之前关于平移配分函数的内容[0:00:00]。第二部分开始考虑旋转配分函数,也就是公式中的q旋转[0:11:56]。最后,教授讲解了分子对称性相关的内容,这对于求旋转配分函数是必需弄明白的[0:19:50]。

[第7课] 振动配分函数

主题:这一讲首先复习了前一讲关于对称数的相关内容,并以三氧化硫、氯化铝、苯等例子进行了说明[0:00:00]。第二部分讲解了两个旋转配分函数的例题,分别涉及到氯化氢和甲烷[0:15:48]。第三部分开始讲解振动配分函数,并举出了三原子分子二氧化氯的例子[0:23:08]。最后,教授讲解了往年的一个期中考例题,例子中涉及到一氧化二氯[0:36:20]。

[第8课] 第一定律

主题:这一讲在介绍了一些课程安排之后,首先讲解了三原子分子二氧化氯的一个例子[0:00:00]。第二部分开始引入热力学相关内容的讲解,并引入了热力学第一定律的讲解[0:09:45]。第三部分开始讲解功是什么,并以机械功为例进行了讲解[0:20:28]。第四部分花了大部分时间讲解一个物块压缩气体做功的例子[0:28:32]。

[第9课] 绝热过程

主题:这一讲由于教授不在,由助教吉安马克·琼斯代课。在进行小测试之后,课上首先复习了热力学第一定律方面的内容,并讲解了方解石和文石的例子[0:00:00]。第二部分复习了热容的相关内容,并讲解了相关例题[0:09:49]。第三部分讲解了绝热过程的相关内容[0:16:50]。

[第10课] 吉姆·焦耳

主题:这一讲首先复习了前面关于绝热过程的相关内容,重新审视了绝热过程和等温过程之间的差异[0:00:00]。第二部分开始讲解吉姆·焦耳的生平事迹,以及他一生中做过的几个重要实验[0:13:16]。第三部分讲解了兰纳·琼斯6-12势的相关内容,兰纳·琼斯势是计算化学中用来模拟两分子间作用势能的一个函数[0:23:10]。最后,教授讲解了焦耳·汤普森系数方面的内容[0:34:44]。

[第11课] 第一次期中考复习

主题:这一讲是期中考之前的复习课,授课者是助教史蒂芬,课堂时间只有20来分钟。在介绍期中考相关信息后,史蒂芬复习了配分函数方面的知识,并复习了两个例题,一个来自之前的课上,另一个来自往年期中考[0:00:00]。后半部分复习了均分定理等内容,并复习了相关例题[0:12:30]。

[第12课] 熵和第二定律

主题:这一讲首先是一些公告,然后总地回顾了课程进度,并对之前内容进行了简单复习[0:00:00]。第二部分从热力学第一定律引入到热力学第二定律,从统计学上的熵定义讲到了热力学上的熵定义,并进行了相关推导[0:07:00]。第三部分开始介绍萨迪·卡诺及卡诺循环,讲解了热机效率,并讲解了一些相关的题目[0:16:00]。

[第13课] 卡诺循环

主题:这一讲首先讲了期中考试相关的问题[0:00:00]。第二部分继续前面的内容,讲解卡诺循环,讲到任何过程都可以分解为大量的卡诺循环,并进行了相关的数学推导[0:09:43]。第三部分讲解了不可逆过程的情况,并介绍了克劳修斯不等式,考虑什么情况下过程是自发的[0:26:30]。最后一部分讲解了相关的一些例题[0:35:24]。

[第14课] 吉布斯能

主题:这一讲首先讲解了一些诺贝尔奖颁奖的趣事,告诉学生为什么麦克斯韦、玻尔兹曼、吉布斯等人都没获得诺奖[0:00:00]。教授之后介绍了吉布斯的生平事迹[0:07:40]。后面的课进行了一些吉布斯能方面的数学推导,告诉学生吉布斯能才是热力学真正用于实践的地方,它能帮我们辨别一个化学反应是否会发生[0:13:00]。

[第15课] Getting to Know The Gibbs Energy

主题:Getting to Know The Gibbs Energy

[第16课] The Chemical Potential

主题:The Chemical Potential

[第17课] Finding Equilibrium

主题:Finding Equilibrium

[第18课] Equilibrium In Action

主题:Equilibrium In Action

[第19课]Observational Chemical Kinetics

[第20课] The Integrated Rate Law

主题:The Integrated Rate Law

[第21课] The Steady State Approximation

主题:The Steady State Approximation

[第22课] Midterm Exam Review

主题:Midterm Exam Review

[第23课] Lindemann-Hinshelwood Part I

主题:Lindemann-Hinshelwood Part I

[第24课] Lindemann-Hinshelwood Part II

主题:Lindemann-Hinshelwood Part II

[第25课] Enzymes Pt. II

主题:Enzymes Pt. II

[第26课] Transition State Theory

主题:Transition State Theory

[第27课] The Final Exam

主题:The Final Exam

加利福尼亚大学欧文分校:热力学和化学动力学

学校: 加利福尼亚大学欧文分校

讲师: Reginald M.Penner

集数: 27

授课语言: 英文

类型: 国际名校公开课 化学

课程简介: 加州大学欧文分校化学131C,即热力学和化学动力学课程中,学生将学会计算系统的宏观化学性质。这门课将建立在宏观理解的基础上,巩固和扩展学生对基础热化学概念的理解。之后,我们会学到如何从分子性质衡量和计算化学反应速率。课程主题涉及到:能量、熵、热力势、化学平衡、化学动力学等。