《普通高等教育材料科學與工程“十二五”規(guī)劃教材：材料物理化學》第1章介紹材料研究對象，第2、3章介紹熱力學的3個基本定律，第4章～第6章介紹了相與組分對系統(tǒng)化學勢、相平衡和化學平衡的影響，第7章～第10章分別介紹電化學、動力學、表面與膠體化學。
書中包括大量供學生思考的問題，安排了一定量的計算題。
《普通高等教育材料科學與工程“十二五”規(guī)劃教材：材料物理化學》可以作為高等院校材料科學與工程專業(yè)“材料物理化學”、“物理化學”、“材料熱力學”的教材或教學參考書。
學科基礎課的重要性是不言而喻的。材料學科的基礎課包括（材料）物理化學、材料科學基礎、材料物理基礎、材料物理性能、材料力學性能、固態(tài)相變、傳輸原理、材料分析方法等，其中（材料）物理化學、材料科學基礎、材料物理基礎（簡稱“三基”）是材料學科基礎課群中的基礎，因此最為重要。如何進一步強化“三基”，提升教學效果，完成它們的教育使命，既是重要的教學任務，也關乎材料學科建設，因為在西方發(fā)達國家，課程建設與教學改革本身就是學科建設的重要組成部分。
一、歷史回顧
為了更加清晰地了解“三基”的現(xiàn)狀，需要簡要回顧它們的“形核與長大”過程。從發(fā)展歷史看，材料學科源于傳統(tǒng)的金屬材料、陶瓷材料、高分子材料專業(yè)。在加強基礎、拓寬專業(yè)的教育理念下，逐步融合成為材料科學與工程一級學科。因此，材料學科的基礎課自然而然地選取了它們的“公因子”，如物理化學就是這三個專業(yè)的公共基礎課，而材料科學基礎則脫胎于經(jīng)典的金屬學，以金屬學的結構框架為基，進一步融合了陶瓷與高分子。至于材料物理基礎，則是由于現(xiàn)代材料研究以物理性能為主要訴求，故作為物理性能基礎的固體物理在加以改造后變?yōu)椴牧衔锢砘A，以彌補材料科學基礎僅關照材料力學性能的缺陷，從時間上看，“三基”的發(fā)展歷程都不長，其中較為成熟的材料科學基礎，也不過十幾年，以清華大學潘金生于1998年出版的《材料科學基礎》教材為標志；而材料物理基礎約為10年。至于材料物理化學，由于其內(nèi)涵相對于傳統(tǒng)的物理化學有明顯變化，會在后面專門討論。因此，“三基”都應該算是比較“年輕”的課程，其歷史遠不能與無機化學、化工原理、理論力學、機械原理、電工學、電磁場理論、信號與系統(tǒng)、控制理論等發(fā)展了幾十甚至上百年的工科基礎課相比。
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第1章 物質(zhì)的狀態(tài)與表征
1.1 氣體
1.1.1 理想氣體
1.1.2 范德華氣體
1.2 固體
1.2.1 晶體及其結構
1.2.2 晶體缺陷
1.2.3 非晶體
1.3 液體
1.4 凝聚態(tài)
1.5 本章評述與重要概念
1.5.1 本章評述
1.5.2 本章重要概念
第2章 熱力學第一定律
2.1 基本概念
2.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境
2.1.2 狀態(tài)與過程
2.2 熱力學第一定律
2.2.1 內(nèi)能的物理意義
2.2.2 內(nèi)能的數(shù)學性質(zhì)
2.3 功的計算
2.3.1 功的相關概念
2.3.2 理想氣體平衡過程功的計算
2.3.3 理想氣體非平衡過程功的計算
2.3.4 非理想氣體平衡過程功的計算思路
2.4 兩個氣體實驗
2.4.1 Joule實驗
2.4.2 Joule-Thomson實驗
2.5 熱容與熱的計算
2.5.1 熱容
2.5.2 熱的計算
2.6 熱力學第一定律在轉變與相變中的應用
2.6.1 在理想氣體絕熱過程中的應用
2.6.2 在相變中的應用
2.7 熱化學
2.7.1 熱化學的基本概念
2.7.2 標準摩爾反應焓的計算
2.7.3 反應焓與溫度的關系——基�；舴蚬�
2.8 本章 評述與重要概念
2.8.1 本章評述
2.8.2 本章重要概念
第3章 熱力學第二定律
3.1 熵的初步概念與熵變計算
3.1.1 熵概念的簡化導出
3.1.2 熱力學基本定律與熵變計算
3.1.3 克勞修斯不等式與熵增原理 第1章 物質(zhì)的狀態(tài)與表征
3.2 熵的統(tǒng)計意義（初步）
3.3 熱力學第三定律
3.3.1 熱力學第三定律
3.3.2 標準摩爾熵
3.3.3 標準摩爾反應熵
3.4 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)
3.4.1 亥姆霍茲函數(shù)
3.4.2 吉布斯函數(shù)
3.4.3 AG的計算
3.5 熱力學基本方程和麥克斯韋關系式
3.5.1 熱力學基本方程
3.5.2 麥克斯韋關系式
3.5.3 其他熱力學關系
3.6 熵與熱力學第二定律的嚴格推演
3.6.1 卡諾循環(huán)
3.6.2 熱力學第二定律的兩種表述
3.6.3 卡諾定理
3.6.4 可逆循環(huán)的等效性與熵的導出
3.6.5 克勞修斯不等式與熵增原理
3.7 本章 評述與重要概念
3.7.1 本章 評述
3.7.2 本章 重要概念
第4章 化學勢
第5章 相平衡
第6章 化學平衡
第7章 電化學
第8章 化學動力學
第9章 表面與界面
第10章 膠體化學
附錄
符號表
參考書目
后記
例2.1.2 手機勻速上升時的做功。
有一個手機從某一高度h1開始勻速上升到h2。由于是勻速，所以手機的動能是不變的；義因為是勻速，所以手機所受的合外力等于0，而據(jù)此又將得出外力在此過程中不對手機做功的結論。這樣一來就出現(xiàn)了矛盾：一方面是手機的勢能確實提高了；另一方面勢能的提高又與做功無關，加之動能始終不變，矛盾自然產(chǎn)生，因為這似乎違反了能量守恒定律。
事實上，化解上述“矛盾”的方法在于考慮問題的方式。在物理化學中，我們總是首先選定所需研究的對象（即系統(tǒng)），它是首要任務。特別強調(diào)的是，本課程的系統(tǒng)與環(huán)境，已經(jīng)是專有名詞了，不要再把它們同生活里邊的概念混為一談。系統(tǒng)到底是什么？它無非是我們選定的物質(zhì)集團，是我們關注的東西。不難看出，系統(tǒng)既有客觀性，因為它畢竟是物質(zhì)集團；又有主觀性，因為系統(tǒng)的選取依賴人的要求。
有了系統(tǒng)與環(huán)境的概念，就可以說清楚上面的“矛盾”產(chǎn)生的原因。所謂能量守恒，都是針對系統(tǒng)的。對上面的問題，系統(tǒng)應該選取手機加上地球共同構成的物質(zhì)集團，而環(huán)境則是對手機做功的那只手（即將手機向上舉的手）。這樣選定之后，我們就會發(fā)現(xiàn)，地球與手機同屬于一個系統(tǒng)，因此它們之間的相互作用是內(nèi)在作用，而根據(jù)力學原理，內(nèi)在作用對于能量守恒問題來說，是不予考慮的。這樣一來，所要考慮的僅僅是外力，是手提供的外力使得系統(tǒng)的勢能增加，這樣就符合能量守恒定律，即外力對系統(tǒng)做了功，使得系統(tǒng)的勢能增加，兩者的數(shù)量相等，這就是能量守恒的廣義形式。
致學生
（1）系統(tǒng)與環(huán)境一旦作為學科概念，必將具有不同于生活的新的意義。大家應該關注系統(tǒng)、環(huán)境這類概念，它們與做題、考試看似無關，其實非常重要。要多想想為什么要提出這些概念，它們有哪些用途？這樣才能真正認識它們�？梢哉f，這些概念以及背后隱藏的思想方法，對學科發(fā)展的價值，并不亞于力、功、動能等大家很重視的東西。
�。�2）大家不妨試試，如果不是嚴格地界定系統(tǒng)與環(huán)境，則手機均勻上升做功這個不能再簡單的問題，也是無法解釋清楚的。真正的科學，都是建立在嚴謹?shù)母拍铙w系之上的。
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