第二节　物理化学的研究方法

物理化学是自然科学中的一个分支，它的研究方法和一般的科学研究方法有着共同之处，它的发展完全符合“实践→理论→再实践”的认识过程。在实践过程中，人们一方面积累了大量的实际知识，另一方面也不断涌现出大量有待解决的问题。为了解决这些问题，需要探讨事物的内在联系。人们在已有知识的基础上，进行了有计划的实验。通过实验可以人为地控制一些因素或条件，把自然过程有意识地加以简化，这样就有可能忽略次要因素，抓住其中的主要矛盾，从复杂的现象中找出规律性的东西来，以一定的形式表达出来，这就是定律。这些定律还只是客观事物规律性的描述，这时还不能了解这种规律性的本质和内在原因。为了解释这种定律的内在原因，就需要根据已知的实验事实和实际知识，通过思维，提出假说，来说明这种规律性存在的原因；根据假说作逻辑性推理，还可预测客观事物的新的现象和规律，如果这种预测能为多方面的实践所证实，则这种假说就成为理论或学说。而理论必须继续受到实践的考验，才能不断地充实和发展。

物理化学的研究方法，除必须遵循一般的科学方法以外，由于研究对象的特殊性，还有其特殊的研究方法。它可以分为热力学的方法、统计力学的方法及量子力学的方法。热力学的方法适用于宏观系统，量子力学的方法适用于微观系统，统计力学的方法则为二者的桥梁。

热力学是以很多质点所构成的系统为研究对象，以经验概括出的两个定律为基础，经过严密的逻辑推理，建立了一些热力学函数，用以判断变化的方向和找出平衡条件。热力学在处理问题时采取宏观的方法，不需要知道系统内部粒子的结构，不需要知道其变化的细节，而只需知道其起始和终了状态，然后通过宏观性质的变化（例如温度、压力、体积、吸热、放热等）来推知系统内部性质的变化。经典热力学只考虑平衡系统，采用热力学的方法来研究化学平衡、相平衡、反应的热效应及电化学等既成功，又颇有效。它的结论十分可靠，至今仍然是许多科学技术的基础。

量子力学是以微观物体（如分子、原子、电子等）为研究对象，以微粒能量转换的量子性及微粒运动的统计性为基础，研究微粒运动的规律。它已成功地应用于物质结构的研究，也已被用来解释化学反应的机理。

统计力学是以几率的定律为基础来研究大量质点的运动规律，它也是微观的方法。它利用统计的方法探讨系统对外所表现出来的宏观物理性质，在物理化学中沟通了宏观和微观的领域，对物质的宏观性质给以更深刻的说明。

这三种方法，虽然各有区别，适用范围也不相同，但是在解决问题时是相互补充的。