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第1章 基础热力学1

1.1 热力学基本方程1

1.2 雅可比行列式2

1.3 剩余函数和超额函数5

1.3.1 剩余函数5

1.3.2 超额函数6

1.4 逸度和逸度系数7

1.4.1 纯气体的逸度7

1.4.2 混合物中组分的分逸度8

1.5 活度和活度系数9

1.6 相平衡关系10

1.6.1 气液相平衡11

1.6.2 液液相平衡12

参考文献12

第2章 分子间作用能和位能函数13

2.1 分子间作用能13

2.1.1 离子间静电能13

2.1.2 偶极分子-偶极分子相互作用能14

2.1.3 极性分子与非极性分子间的诱导能16

2.1.4 非极性分子间的色散能17

2.1.5 分子间的排斥能20

2.2 位能函数20

2.2.1 硬球位能函数20

2.2.2 方阱位能函数21

2.2.3 萨日兰位能函数21

2.2.4 Lennard-Jones位能函数21

2.2.5 Kihara位能函数23

2.2.6 Yukawa位能函数25

2.2.7 Stockmayer位能函数26

2.2.8 分子力场27

参考文献28

第3章 统计系综29

3.1 正则系综30

3.1.1 正则系综与正则配分函数30

3.1.2 正则配分函数与热力学量的关系33

3.1.3 正则配分函数在经典统计力学相空间中的形式33

3.2 巨正则系综36

3.2.1 巨正则系综和巨正则配分函数36

3.2.2 巨正则系综配分函数与热力学量的关系39

3.3 微正则系综40

3.4 等温等压系综42

3.5 涨落45

3.5.1 正则系综中体系能量的涨落45

3.5.2 巨正则系综中体系粒子数的涨落46

3.5.3 等温等压系综中体系体积的涨落47

参考文献48

第4章 分布函数理论49

4.1 分布函数50

4.2 径向分布函数51

4.3 径向分布函数与流体热力学性质的关系54

4.3.1 能量方程54

4.3.2 压力方程55

4.3.3 压缩性方程56

4.4 径向分布函数的理论计算58

4.4.1 Ornstein-Zernike积分方程59

4.4.2 Percus-Yevick方程60

4.4.3 超网链方程62

4.4.4 平均球近似方法63

参考文献63

第5章 流体状态方程65

5.1 立方型状态方程65

5.1.1 普遍化van der Waals配分函数65

5.1.2 纯流体状态方程67

5.1.3 立方型方程的混合规则72

5.2 对应状态原理84

5.2.1 宏观对应态85

5.2.2 对应态的分子理论86

5.3 维里状态方程89

5.3.1 维里方程的统计力学基础90

5.3.2 由分子间位能函数计算第二维里系数93

5.3.3 第二维里系数的估算97

5.4 硬球状态方程99

5.4.1 纯硬球流体状态方程100

5.4.2 硬球流体混合物状态方程106

参考文献107

第6章 液体的微扰理论110

6.1 微扰理论基本原理111

6.2 基于硬球参考体系的一阶微扰理论113

6.2.1 一阶微扰理论的热力学函数表达式113

6.2.2 简单的一阶微扰方法114

6.3 微扰状态方程115

6.3.1 van der Waals方程115

6.3.2 微扰硬链方程117

6.3.3 微扰软链方程118

6.3.4 硬球链方程120

6.4 Barker-Henderson微扰理论123

6.4.1 软球参考体系的一阶微扰理论123

6.4.2 二阶Barker-Henderson微扰理论127

6.4.3 混合物的Barker-Henderson微扰理论130

6.5 Chandler-Weeks-Anderson微扰理论130

6.5.1 实际软球参考体系的微扰理论130

6.5.2 混合物的CWA理论133

参考文献134

第7章 电解质溶液136

7.1 电解质溶液的基本概念136

7.1.1 参考态与标准态136

7.1.2 电解质活度与离子活度的关系138

7.1.3 电解质溶液的渗透系数140

7.1.4 电解质溶液的渗透系数和平均离子活度系数与超额Gibbs自由能的关系143

7.1.5 电解质溶液理论的分类144

7.2 Debye-Hückel理论146

7.2.1 离子氛146

7.2.2 Debye-Hückel活度系数方程148

7.3 Pitzer电解质溶液理论150

7.3.1 Pitzer方程的统计力学基础151

7.3.2 单一电解质溶液的Pitzer方程153

7.3.3 混合电解质溶液的Pitzer方程156

7.4 电解质溶液局部组成模型160

7.4.1 单一电解质溶液的CHEN-NRTL方程160

7.4.2 混合电解质-混合溶剂体系的CHEN-NRTL方程165

7.4.3 其他电解质溶液局部组成模型简介168

7.5 电解质溶液的原始平均球近似模型169

7.5.1 电解质溶液原始平均球近似方法169

7.5.2 平均球近似方法计算离子活度系数171

7.6 电解质溶液的非原始平均球近似模型172

参考文献176

第8章 高分子溶液179

8.1 格子模型：Flory-Huggins方程179

8.1.1 无热溶液的Flory-Huggins方程180

8.1.2 非无热溶液的Flory-Huggins方程183

8.1.3 高分子溶液的液液平衡185

8.1.4 Flory-Huggins方程的改进189

8.2 胞腔模型：Prigogine-Flory-Patterson方程190

8.2.1 纯流体的状态方程190

8.2.2 二元混合物的状态方程194

8.3 统计缔合流体理论：SAFT方程200

8.3.1 纯流体的SAFT方程201

8.3.2 混合物的SAFT方程206

8.3.3 SAFT方程在相平衡中的应用209

8.3.4 SAFT方程的改进213

参考文献214

第9章 生物大分子溶液217

9.1 生物大分子溶液的带电胶体性质217

9.1.1 聚电解质溶液的双电层结构217

9.1.2 DLVO理论221

9.1.3 聚电解质溶液的Donnan平衡226

9.2 McMillan-Mayer渗透压统计理论228

9.3 蛋白质溶液的渗透压232

9.3.1 维里方程法232

9.3.2 Yukawa状态方程法235

9.3.3 积分方程法238

9.4 蛋白质溶液的扩散240

9.4.1 一般化Stokes-Einstein方程241

9.4.2 BSA-电解质水溶液互扩散系数的预测242

9.5 蛋白质在双水相体系中的分配245

9.5.1 扩展的渗透维里方程245

9.5.2 Baskir吸附格子模型及其扩展248

9.6 DNA电解质溶液的结构性质253

9.6.1 简化的DNA分子模型253

9.6.2 基于基本度量理论的双电层密度泛函255

9.6.3 电解质小离子围绕聚离子DNA的分布259

9.6.4 电势分布261

9.7 DNA电解质溶液的有择作用系数266

9.7.1 有择作用系数266

9.7.2 单一电解质溶液的有择作用系数267

9.7.3 混合电解质溶液的有择作用系数269

9.8 DNA电解质溶液的渗透系数272

9.8.1 DNA溶液的胞腔模型273

9.8.2 基于胞腔模型的密度泛函理论274

9.8.3 DNA溶液的渗透系数276

参考文献279

附录A 单位换算与基本常数283

附录B 纯物质的特性常数284