物理化学学习的认识
【摘 要】化学是一门于多方面都有相应的涉及,并且极具创新,探索和需要一定理论知识的学科。而物理化学是应用物理学的原理与方法,来研究有关物质的物理变化与化学运动普遍规律的一门化学科学。它作为最早形成的第一门边缘学科,又被称为交叉学科的典范,是现代化学研究的核心内容和理论基础,在基础化学课程体系中起着龙头作用。因此通过有效的方法学习物理化学是极其重要。
【关键词】学习物理化学的体会;学习方法的改进
物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象,大量采纳物理学的理论成就与实验技术,探索、归纳和研究化学的基本规律和理论,构成化学科学的理论基础。物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面:
1.化学体系的宏观平衡性质。以热力学的三个基本定律为基础,研究宏观化学体系(含有分子数目量级在10左右的体系)在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡态物理化学性质及其规律性。2.化学体系的微观结构和性质。以量子力学为理论基础,研究分子、分子簇和晶体的结构,物体的体相中原子和分子的空间结构、表面上的结构,以及结构与物性之间的关系与规律性。3.化学体系的动态性质。研究由于化学或物理因素的扰动而引起的体系的化学变化过程速率和变化机理。此时,时间是与过程密切相关的重要变量之一。
在真正学习了物理化学这门课的内容之后,我发现物理化学是从复杂的现象中找出有规律性的东西来,再总结成若干经验定理,在对定量进一步的解释说明。在这门学科里还涵括了许多相关数学计算方面的知识,内容广泛。因此在学习过程中我需要不断的思考,归纳和总结,虽然过程有许多坎坷,如知识点的不理解和遗忘,学习不能高效。但我不断改进和反省,找出了自己学习中的不足并找到了适合自己的方法。
(1)做好充足的课前预习
物理化学是由化学热力学、化学动力学和结构化学三大部分组成。无论哪一块内容,它的知识内容所对应的公式都相对其他学科较多,且所涵括的知识点较多。所以做好课前预习是必然,否则我上课过程中易在记忆方面或多或少会出现混杂的现象。若只在课堂中听老师讲解,只听一遍是不能完全的记住每个公式并理解它的的含义。举个例子,在热力学能的膨胀做功这一块,理想气体恒压变温做功W=-p△V=-nR△T,而理想气体恒温可逆过程体积功W=-nRTln(V1/V2)=-nRTln(p1/p2),又或者是自由膨胀,绝热可逆膨胀等等,条件不同,所做的功也就不同,这其间所涉及热力学自由能,焓变,热容等物理量的关系。因此在一节课中我们需要吸收的知识内容较多,若不提前预习,我在课堂上就会吃力难懂,而且并不能将知识较好的进行消化,便会觉得这门课更难以理解。
(2)掌握每个概念的原理
随着对物理化学这一门课的了解加深,我发现之前一些靠死记硬背的公式,在期末的时候有的公式便会出现记忆混杂的现象,有的甚至到最后忘得一干二净。唯有那些了解其根本原理的公式,才会牢记在心。理解才是王道。如亥姆霍兹函数定义式和吉布斯(Gibbs)函数需理解H、A及G等概念含义,才能判断何条件下能用该函数来判断反应可逆不可逆。因此,在老师讲解的过程中,用心消化已收到的知识,保持大脑的活跃,有效的掌握每个概念的原理。
(3)及时课后总结
在做题的时候,我常常遇到求解一个量时,需要先求解其他量才能推导。往往我都要思考好久或者通过翻书来找到方法。因此需要及时将每个知识点串起来,如热力学基本方程是热力学理论框架的中心,而热力学基本方程则是将P、V、T、S、U、H、A、G 等八个状态函数及其变化联系起来,从而组成适用条件为封闭的热力学平衡系统的可逆热力学基本方程式,进行相互之间的推导。在每学完一章内容后,我都会进行总结归纳,梳理一下我脑海中的一切,确保我自己能完全掌握那些定义和概念。经过条条框框罗列之后,脑袋中的知识就变得更加清晰。
(4)多做习题进行巩固
最有效的掌握物理化学知识的方法便是做题,在每次学习新知识后,我即使了解一个公式的原理,但可能仍不太熟悉此公式的应用,所以在每节课讲完知识点后,我会选择做些课后例题进行巩固。而且做题做多,我便感觉到我对这个知识点的掌握得越深。如Nernst方程的应用,理想气体化学势的计算。我个人觉得多做几遍题目远比多看几遍书巩固知识的效率更高。且物理化学的题型中因一个知识点的改变可以变换成多种不一样的题型,如求某一过程的W、Q、ΔU、ΔH及ΔS便可以设计多种不同类型的题目。有时候一道题目换个条件或者换个形式换汤不换药,我就有时候解不出这个题目的答案。多做不一样的题型,可以更有效全面的掌握该知识点。先掌握知识的原理,然后通过做题引发思考,从而掌握处理问题的方法。因为老师在课堂的讲解是有限的,功在课堂,利在课后。
(5)通过实验等多种方法进行学习
学好化学不光需要理论知识,还需要一定的操作经验。物理化学实验就是结合了理论知识和实践操作。我印象最深的实验之一就是凝固点降低法测定摩尔质量。该试验运用到了范特霍夫凝固点降低公式,在最开始学习范特霍夫凝固点降低公式的时候,我对于这个公式内容一下子难以消化,但在做完试验之后,根据贝克曼温度计测的数据,然后通过此公式的计算推导,最后就能成功得到凝固点的数值。通过实验的操作,让我对此知识更加了解和掌握。因为实验是基础,它为理论知识提供了最真切的资料,它是检验理论是否正确的重要的依据。通过实验,大大增加我们研究学习的兴趣。所以学习过程中,我总会遇到觉得枯燥或难懂的知识点,这时我会通过进行实验操作,或者更多的是通过网络进行搜寻其相关小实验的视频,得到更多的了解。老师在教学过程中,对于理论的解释,有时候也会播放小动画,来更直观的诠释在小动画中表现的知识点的含义。
(6)将理论结合生活
物理化学和生活生产的联系较大,若只一味的看书,我便会觉得这个知识点可能用处不大。但后来老师将物理化学联系生活进行讲解,如通过热力学中的卡诺循环,所有的循环的效率均低于相等条件下卡诺循环的效率。在工业生产中,若通过降低环境的温度,则效率低下且成本大。相反利用卡诺循环的原理,提高高温热源的方式则会使效率变大。又比如在思考工业中精馏塔的结构设计,在联系精馏过程可绘制的相图进行理解。这样使我在学习相图的过程中,不会因为多变的相图曲线而产生混淆。知识点在贴近生活后,就会变得更加简明易懂且便于记忆。学习不能死板。我们可以通过多个方面了解物理化学,不光从书本上获得知识,更可以从生活生產中了解相关知识,这样大大增加了我们学习物理化学的兴趣。
物化是有用的,也是好玩的,这些是学习物化的动力。总的来说,学好物化主要就是理解-记忆-应用,而串起这一切的线索则为做题。理解是基础,理解各个知识点,理解每一条重要公式的推导过程,使用范围等等。我的记性不太好,所以很多知识都要理解了之后才能记得住,但是也正因如此,我对某些部分的知识点或公式等的理解可能比别人要好一点,不过也要具体情况具体分析,有的公式比较复杂,推导过程也很繁复,那么或许可以放弃对推导过程的掌握,最关键的在于如何记忆公式以及掌握在何时何地能够使用该公式。对物理化学知识的灵活应用才是理解的目的。物理化学的学习重点并不是大量的计算,而是在于解题的思路。在学习物理化学的时候要在脑海中搭建自己你能够熟练掌握的理论结构。要建立起 物理化学的思维方式就需要对物理化学有自己的理解,要有创新意识,要有尝试净胜。物理化学离不开习题练习,在进行习题练习的时候要认真做题,做完题之后要归纳总结,不要做完了题目起不到任何作用,这样才能够更好的掌握知识点,建立起自己的理论框架。目前,我们对物理化学的英语主要还是体现在习题练习以及实验当中,将这些知识应用早生活中也是可行的,至于更广范围的应用,则需要毕业后步入社会才有可能实现。
总结:物理化学是一门越深入学习便越会发现它的魅力的学科。它的应用十分的广泛,不仅在化学,还在生命、材料、能源、环境等领域中均发挥着重要作用,无论在现在还是未来,都对社会科学进步有着巨大的贡献。在学习物理化学的过程中,虽然我认为它较其他学科相对难学,有许多的基本概念,且有些概念非常抽象,不好理解,但只要用心,就会发现它也是有规可循的。
【参考文献】
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