物理化学是AP化学课程中涵盖的另一个重要领域，研究物质的物理性质和化学变化与能量之间的关系。它涵盖了化学的热力学、动力学和量子化学方面的内容。

热力学研究物质的热力学性质和热力学过程。熵、焓和自由能是热力学中的重要概念。通过热力学定律和方程，我们可以预测和计算化学反应的热效应和平衡条件。

动力学研究化学反应的速率和反应机理。通过反应速率常数和速率方程，我们可以了解反应的速率与浓度、温度和催化剂等参数之间的关系。动力学还涉及反应路径和反应速率的决定步骤等概念。

量子化学研究原子和分子的量子力学性质和行为。它包括波粒二象性、波函数、薛定谔方程和分子轨道理论等内容。量子化学为我们解释分子结构、光谱学和化学键形成提供了重要的基础。

物理化学在能量转化、光催化、光电子学和材料科学等领域具有广泛的应用。通过物理化学的原理，我们可以了解化学反应的机理、能量转换的特性以及材料的电子结构和性能。