大学化学:上册

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具体描述

现代应用物理学原理:从基础到前沿 第一章 经典力学基础:牛顿定律与能量守恒 本章旨在为读者建立坚实的经典力学基础,这是理解后续所有物理学分支的基石。我们将从亚里士多德的直观物理学出发,详细阐述伽利略的实验方法如何开辟了现代科学的道路。核心内容聚焦于艾萨克·牛顿的三大运动定律,通过详细的数学推导和丰富的实例,分析直线运动、匀速圆周运动以及受阻碍的复杂运动情况。 重点部分将深入探讨功、能的概念,包括动能、势能(重力势能与弹性势能)以及机械能守恒定律。我们将运用变分原理引出拉格朗日力学和哈密顿力学,这些更抽象但更强大的数学框架,为处理多自由度系统和保守系统提供了强大的工具。通过分析简谐振动和受迫振动,读者将掌握如何利用微分方程解决实际的动力学问题。此外,本章还将讨论动量守恒定律及其在碰撞问题中的应用,并初步引入刚体转动、角动量和陀螺运动的概念,为后续的高级力学分析做好铺垫。 第二章 电磁场理论:从库仑定律到麦克斯韦方程组 电磁学是现代物理学的两大支柱之一。本章从电荷的性质和库仑定律开始,逐步构建起静电场理论。内容涵盖电势、电容、高斯定律的矢量和积分形式,以及介质对电场的影响。随后,我们将过渡到稳恒电流和磁场,详细讨论毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律。 本章的精髓在于法拉第电磁感应定律的引入,这标志着电与磁之间联系的建立。在此基础上,我们将系统地推导和阐释詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的四大方程组——这是对整个经典电磁现象的完备描述。我们将深入探讨这些方程的物理意义,包括电荷守恒、磁单极子不存在性、电场通量以及旋度方程。随后,我们将利用麦克斯韦方程组推导电磁波的产生、传播特性,包括电磁波的能流密度(坡印廷矢量)和动量。本章最后会简要介绍电磁场论在无线电通信和光纤技术中的初步应用。 第三章 热力学与统计物理学:宏观规律与微观阐释 本章将热力学和统计物理学融为一体,从宏观的唯象描述过渡到微观的概率解释。首先,热力学部分将介绍温度、热量和功的概念,系统阐述热力学三大定律(零定律、第一定律、第二定律)。我们将详细分析理想气体状态方程,并通过卡诺循环、热机效率等经典例子来阐明热力学第二定律的不可逆性。熵的概念将得到深入的讨论,并引入热力学第三定律。 统计物理学部分则负责提供微观基础。我们将介绍宏观系统与微观状态之间的联系,讲解统计系综(微正则系综、正则系综、大正则系综)的概念。关键内容包括玻尔兹曼分布、概率分布函数以及平均值的计算方法。对于理想气体,我们将推导出麦克斯韦速率分布。本章的后半部分将转向量子统计,介绍玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计,并将其应用于黑体辐射(普朗克定律)和固体比热容(德拜模型)的解释中,揭示经典理论的局限性。 第四章 量子力学导论:波粒二象性与薛定谔方程 本章标志着物理学进入了微观世界。我们将从黑体辐射、光电效应和康普顿散射等实验证据出发,阐明光的粒子性,并引入德布罗意波的概念,确立物质的波粒二象性。不确定性原理——海森堡的根本性贡献——将被详细解释其在物理意义和数学形式上的重要性。 核心内容是薛定谔方程的建立和应用。我们将首先处理一维定态薛定谔方程,求解自由粒子、无限深势阱(无限深方盒)、阶梯势和矩形势垒等基本模型。势垒的透射与反射现象将引入量子隧穿效应,这是宏观世界无法解释的现象。随后,我们将推广到三维空间,引入角动量算符及其对易关系。本章将深入研究氢原子结构问题,通过求解中心势场下的薛定谔方程,推导出电子的能级、轨道角动量量子数和磁量子数,成功解释了原子光谱的精细结构。本章还会引入泡利不相容原理,为理解多电子原子的结构和化学键打下基础。 第五章 狭义相对论与现代光学基础 本章探讨了物理学对时空观念的革命性重塑。狭义相对论基于两条基本假设:光速不变原理和相对性原理。我们将系统地推导洛伦兹变换,并以此为基础推导出时间膨胀、长度收缩以及速度的相对论性叠加公式。相对论质量和动量的概念将得到阐述,并推导出著名的质能方程 $E=mc^2$,深入分析其在核物理中的意义。 在光学部分,本章将经典几何光学与波动光学相结合。几何光学部分简要回顾成像原理,而波动光学是重点。内容包括光的干涉(杨氏双缝实验的深入分析、薄膜干涉)和衍射(单缝衍射、圆孔衍射、夫琅禾费衍射)。偏振光的产生、性质(线偏振、圆偏振、椭圆偏振)和布儒斯特角现象将得到详细讨论。最后,我们将简要介绍傅里叶光学在图像处理中的应用,以及激光的基本原理——受激辐射的机制。 第六章 固体物理与材料科学导论 本章聚焦于物质的宏观性质如何由其微观晶体结构决定。我们将从晶体结构入手,介绍晶格、基矢、布拉维点阵和晶面指数(密勒指数)。布拉格定律将用于描述X射线衍射。 核心内容转向电子在晶体中的行为。德鲁德模型虽然简单,但能初步解释金属的导电性,但其局限性需要通过能带理论来克服。布洛赫定理是本章的关键,它描述了电子在周期性势场中的波函数特性,并由此导出了能带结构——价带、导带和禁带的概念。根据能带结构,我们将材料分为导体、绝缘体和半导体,并深入分析本征半导体的载流子浓度和导电机制。最后,本章将讨论半导体掺杂技术(N型和P型),并简要介绍半导体PN结的形成及其在二极管和晶体管中的基本应用,为现代电子学奠定理论基础。

著者信息

图书目录

  • 第一章:绪论
  • 第二章:原子论导言
  • 第三章:计量化学,第一篇:化学式
  • 第四章:计量化学,第二篇:化学方程式
  • 第五章:热化学
  • 第六章:原子之电子结构
  • 第七章:原子与离子键的性质
  • 第八章:共价键
  • 第九章:分子几何学、分子轨域
  • 第十章:气体
  • 第十一章:液体与固体
  • 第十二章:溶液
  • 第十三章:水溶液中反应
  • 第十四章:化学动力学
  • 第十五章:化学平衡
  • 附录A:习题解答(註有单数者)

图书序言

图书试读

用户评价

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读完《大学化学:上册》这本书,我最大的感受是它在概念的深度和广度上都做得非常出色。它不仅仅是停留在基础概念的介绍,而是深入探讨了许多复杂的理论和模型。我特别欣赏书中对化学动力学的讲解,它不仅仅给出了反应速率方程,还深入分析了反应机理、活化能等概念,让我对化学反应的速度有了更深刻的理解。特别是对一级、二级反应速率方程的推导和应用,给我留下了深刻的印象。此外,书中关于热力学的讲解也让我受益匪浅,它不仅仅给出了焓变和熵变的计算方法,还深入探讨了吉布斯自由能与反应方向的关系,让我能够更全面地预测化学反应的可行性。我还对书中关于化学键的讲解印象深刻,它不仅介绍了离子键、共价键,还详细阐述了杂化轨道理论和分子轨道理论,让我能够从更深层次理解分子的形成和性质。虽然有时候书中对于某些内容的论述会显得比较密集,需要花费大量的时间去消化,但这种密度恰恰是它能够帮助我构建扎实化学知识体系的关键。总而言之,这本书的内容严谨,讲解深入,能够有效地帮助我提升化学思维能力。

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拿到《大学化学:上册》这本书,我最先关注的是它的内容是否能够帮助我理解一些平时生活中难以解释的现象。比如,为什么有些金属会生锈,为什么有的食物会发酵,为什么会出现彩虹等等。这本书在这方面给了我很多启发。在讲解化学反应原理时,它不仅仅是罗列反应式,而是深入分析了反应发生的条件、能量变化以及速率。我特别喜欢它对氧化还原反应的解释,不仅仅是简单地写出电子得失,还分析了氧化剂和还原剂的性质,以及如何利用氧化还原反应来解决实际问题,比如电化学。书中关于电解质溶液的章节也让我受益匪浅,它解释了为什么盐会导电,为什么有些物质溶于水后会使溶液的pH值发生变化。特别是对弱电解质电离平衡的讨论,通过Ka和Kb值,我能够预测和理解溶液的酸碱性。另外,这本书对共价键和分子结构的讲解也十分到位,从最基本的sp3杂化,到更复杂的sp2和sp杂化,以及它们如何影响分子的几何构型和性质,都进行了详细的说明。我还会时不时地翻阅书中关于周期性规律的章节,它帮助我理解为什么不同元素的化学性质会存在差异,以及如何预测元素的性质。虽然有时候一些复杂的化学模型,比如分子轨道理论,需要我花更多时间去琢磨,但这种探索的过程本身就非常有意思,让我对化学世界有了更深的敬畏。

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《大学化学:上册》这本书,在我看来,最大的优点在于它能够将抽象的化学概念具体化、形象化。我记得刚开始接触书中的热力学部分时,对焓和熵的概念感到非常困惑,觉得它们只是一些抽象的符号。但是,通过书中大量的图示和生活中的例子,比如一杯热水会逐渐变凉(熵增),我逐渐理解了这些概念背后的物理意义。特别是关于化学反应方向的判断,书中通过吉布斯自由能的计算,让我能够客观地预测一个反应是否能够自发进行。此外,关于化学平衡的讲解也非常细致,它不仅仅给出了平衡常数的定义,还分析了温度、压强、浓度等因素对平衡的影响,并给出了具体的计算方法。这对于我解决一些计算题非常有帮助。我还对书中关于化学动力学的部分印象深刻,特别是对反应速率方程的推导和应用。让我明白,不仅仅是反应物浓度,反应物的性质、温度、催化剂等都会影响反应的快慢。虽然有时候书中对于某些反应机理的解释会比较复杂,需要反复研读,但这种严谨性恰恰是它作为一本大学教材的价值所在。我也喜欢书中对元素周期律的讲解,它将元素按照原子结构和性质的相似性进行分类,并解释了其背后的原因,这让我能够更好地理解不同元素的化学行为。总的来说,这本书的叙述方式非常适合初学者,循序渐进,能够有效地帮助我建立起扎实的化学知识基础。

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这本《大学化学:上册》给我最直观的感受就是内容的系统性和连贯性。它就像一条清晰的脉络,将各种分散的化学知识点串联起来,形成了一个有机的整体。我尤其欣赏书中关于原子结构和化学键的讲解,从早期的道尔顿原子模型,到卢瑟福的行星模型,再到玻尔模型,最后到量子力学模型,它展现了人类对原子认识的演变过程。而对化学键的讲解,从离子键、共价键,到金属键,再到分子间作用力,它层层深入,让我理解了物质形成和存在的微观基础。特别是对杂化轨道理论的阐述,它巧妙地解释了为什么某些原子能够形成特定角度的化学键,从而决定了分子的形状。我还对书中关于气体性质的讲解记忆犹新,从理想气体状态方程,到真实气体的范德华方程,它逐步揭示了气体的行为规律,并解释了偏离理想气体行为的原因。此外,关于溶液的部分,书中对依数性的解释非常清晰,让我理解了溶质的性质如何影响溶液的沸点、凝固点等。虽然有时候对于一些复杂的计算和理论推导,我会感到一些吃力,需要反复思考和查阅资料,但这正是这本书的价值所在,它不仅仅是传授知识,更是培养我的逻辑思维能力和解决问题的能力。总的来说,这本书为我构建了一个完整而坚实的化学知识框架。

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《大学化学:上册》这本书,给我最大的感受就是它的实用性和应用性。它不仅仅是停留在理论层面,而是将很多化学概念与实际生活中的现象联系起来。我记得书中关于溶液的讲解,它不仅讨论了溶液的浓度、依数性,还涉及了缓冲溶液的原理和应用,让我明白了为什么血液能够维持相对稳定的pH值。此外,对酸碱滴定的原理和方法的介绍,也让我对如何精确测量酸碱浓度有了更深的认识。我还对书中关于电化学的讲解印象深刻,它不仅介绍了原电池和电解池的工作原理,还讲解了电镀、金属的防腐蚀等实际应用。这让我看到了化学在工业生产和日常生活中的重要作用。虽然有时候书中对于某些复杂的反应机理的讲解会显得比较抽象,需要结合图示才能理解,但这种抽象恰恰是化学的魅力所在,它能够帮助我们窥探物质变化的微观世界。总而言之,这本书的内容丰富,讲解细致,能够有效地帮助我理解化学在现实生活中的应用价值。

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老实说,《大学化学:上册》这本书的排版和设计风格,一开始并没有特别吸引我,甚至觉得有些朴实。但当我真正沉下心来阅读它时,才发现内容才是它最闪耀的部分。对于非化学专业的我来说,学习大学化学本身就是一项艰巨的任务,这本书恰恰为我提供了一个清晰的学习路径。我印象最深刻的是书中关于物质状态的讲解,从气体的理想气体模型,到真实气体的偏离,再到液体的表面张力、粘度,以及固体的晶体结构,这本书层层递进,逻辑清晰。特别是关于相平衡的图,比如三相点、临界点,虽然一开始看得我有点眼花缭乱,但结合书中的解释,我逐渐理解了物质在不同条件下的状态变化规律。还有关于溶液的部分,从溶解度、依数性,到电解质溶液,这本书都做了非常详尽的介绍。特别是关于强电解质和弱电解质的区分,以及它们对溶液性质的影响,这本书给出了很多清晰的图表和例子,让我不再混淆。我还在书中看到了关于酸碱理论的演变,从阿伦尼乌斯到布朗斯特-劳里,再到刘易斯,这本书梳理了不同理论的优点和局限性,让我对酸碱的概念有了更全面和深刻的认识。虽然这本书中的某些章节,比如关于化学动力学的部分,需要我花费更多的时间去理解,特别是那些涉及到积分和微分的方程,但这恰恰是它能够帮助我提升化学思维能力的地方。总的来说,这本书的内容深度和广度都非常适合大学阶段的学习,它帮助我建立了一个比较完整的化学知识体系。

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这本《大学化学:上册》真的是我大学生涯里一本非常重要的参考书,虽然有时候读起来会觉得有点挑战性,但不得不说,它确实为我打下了坚实的化学基础。我记得刚开始接触这本书的时候,完全是抱着一种“学好化学才能顺利毕业”的心态,对里面的各种概念、公式、反应机理都感到一头雾水。尤其是氧化还原反应那一章,每次看都觉得大脑像被电流击中一样,各种电子转移、标准电极电势,简直是烧脑。但是,当我耐下心来,一遍一遍地阅读,配合老师的讲解和课后的习题,慢慢地,那些晦涩的知识点就一点点地变得清晰起来。我尤其喜欢书中关于原子结构的部分,它不仅仅是简单地介绍s、p、d、f轨道,还深入探讨了量子力学模型,这让我对电子的分布有了更深刻的理解,不再是死记硬背的电子层结构。还有化学键理论,从简单的离子键、共价键,到复杂的杂化轨道理论和分子轨道理论,这本书循序渐进地带领我领略了化学键形成的奥秘,让我能更好地理解分子的稳定性和几何构型。虽然有时候为了理解一个概念,我可能需要翻阅好几遍,甚至在网上搜索相关的补充资料,但每一次的“顿悟”都让我充满成就感。这本书的优点在于,它不像某些教材那样过于强调计算,而是更注重概念的理解和原理的阐释,这对于培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力非常有帮助。当然,也有一些地方我觉得可以改进,比如部分例题的讲解可以再详细一些,或者增加一些更贴近实际应用的案例,这样会更能激发我们学习的兴趣。总的来说,这本书的价值远不止于考试,它是我打开化学世界大门的一把钥匙,让我看到了科学的严谨与美丽。

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《大学化学:上册》这本书,在我学习的初期,给我最深的印象是它在解释一些“为什么”方面做得非常出色。比如,为什么水分子是弯曲的,为什么二氧化碳分子是直的?书中通过价层电子对互斥理论(VSEPR)给出了令人信服的解释,让我对分子的三维结构有了更直观的认识。我特别喜欢它对极性和非极性分子的讲解,以及它们如何影响物质的溶解性和沸点。此外,关于酸碱理论的演变,书中从阿伦尼乌斯到布朗斯特-劳里,再到刘易斯,它清晰地梳理了不同理论的适用范围和局限性,让我对酸碱的概念有了更深刻的理解。特别是对强酸、弱酸、强碱、弱碱的辨析,以及它们在水溶液中的电离程度,书中都做了详细的阐述。我还对书中关于沉淀反应的讲解印象深刻,它不仅仅是给出沉淀规则,还解释了沉淀生成的原因和影响沉淀完全的因素。虽然有时候书中对于一些复杂的有机化学反应机理的介绍会让我感到些许吃力,需要反复阅读和思考,但这种深度恰恰是这本书的优势,它能够帮助我更深入地理解化学反应的本质。总而言之,这本书的讲解深入浅出,能够有效地帮助我理解化学的奥秘。

评分

在翻阅《大学化学:上册》这本书的过程中,我逐渐认识到,化学不仅仅是枯燥的公式和反应式,它更是一种解释自然现象的有力工具。书中对物质的宏观性质和微观本质的联系,给我留下了深刻的印象。我尤其喜欢它对晶体结构和固态物质的讲解,从离子晶体、原子晶体,到分子晶体和金属晶体,它清晰地阐述了不同晶体类型的结构特点和物理性质。特别是对金属键的解释,它帮助我理解了为什么金属具有良好的导电导热性。此外,书中关于热化学的讲解也让我受益匪浅,它不仅仅给出了焓变的计算方法,还解释了 Hess 定律的应用,让我能够通过已知的反应热来计算未知反应的反应热。我还对书中关于化学平衡的讨论印象深刻,它不仅仅给出了平衡常数的定义,还分析了影响平衡移动的各种因素,并给出了具体的计算例子。这对于我解决一些涉及平衡的计算题非常有帮助。虽然有时候书中对于某些概念的引入会显得比较突然,需要结合前后文才能完全理解,但这种跳跃式的讲解也恰恰激发了我主动思考的欲望。总而言之,这本书的讲解逻辑清晰,能够有效地帮助我建立起对化学世界的整体认知。

评分

初次拿到《大学化学:上册》的时候,我并没有抱太大的期待,觉得不过是课程的辅助材料罢了。然而,随着学习的深入,我逐渐发现这本书有着自己独特的魅力。它并非那种枯燥乏味的教科书,而是更像一位循循善诱的老师,在化学的广阔领域里指引我前行。书中对热力学部分的讲解尤其让我印象深刻。熵增原理、吉布斯自由能,这些概念在现实生活中似乎很抽象,但在作者的笔下,它们变得生动起来。通过一个个精心设计的例子,我开始理解为什么有些过程是自发发生的,而有些则需要外界的能量输入。特别是关于化学平衡的讨论,这本书提供了多种不同的视角来分析影响平衡移动的因素,比如浓度、温度、压力,甚至催化剂的作用。它不仅仅是给出勒夏特列原理,更重要的是解释了其背后的微观机制,让我明白“平衡”并非静止不动,而是动态的相互作用。我还在书中看到了关于化学反应速率的详细阐述,从影响反应速率的宏观因素,到微观的碰撞理论和活化能,这本书都做了深入浅出的讲解。让我不再是简单地记住“升温加快反应速率”,而是理解了为什么会这样。这本书的插图也十分用心,很多复杂的分子结构和反应过程都配有清晰的图示,这极大地减轻了我的阅读负担,也帮助我更快地形成空间想象。虽然有时候一些章节的深度会让我感觉略微吃力,需要反复阅读才能完全消化,但这种挑战也正是它吸引我的地方,它不断地 pushing 我去思考,去探索。

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