化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】熱加工強(qiáng)化技術(shù)；汽車修理；應(yīng)用分析

1 化學(xué)熱處理表面強(qiáng)化

隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，化學(xué)熱處理技術(shù)的應(yīng)用也十分廣泛。其工藝通常是將鋼鐵工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫， 使一種或幾種元素，例如滲碳、滲硼、氮化、碳氮共滲等工藝手段，滲入表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工，并形成單相或多相的擴(kuò)散層，經(jīng)過淬火提高表層硬度和耐磨性，達(dá)到表面強(qiáng)化目的。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞肖可謂此類方法的典型零件，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞肖承受著活塞上全部負(fù)荷，在力學(xué)性能上承擔(dān)彎曲、疲勞、沖擊，其直徑精度要求3m以內(nèi)，從而耐磨性要求很高，因此活塞肖表面要求 HRC60-HRC62、芯部要求HRC26-HRC34，希望既有耐磨性，韌性好、強(qiáng)度高。應(yīng)該說活塞肖零件雖小，卻性能要求很高?；钊げ牧嫌娩?。過去多用20號(hào)鋼，以后均改用20Cr、或 ASTM5120、4718、6118、并以冷擠壓工藝成型，經(jīng)過滲碳、淬火、回火、噴丸、磨光、拋光完成。

汽車變速器齒輪、轉(zhuǎn)向拉桿的球頭肖、鋼板彈簧肖等重要零件均采用滲碳淬火處理，特別轉(zhuǎn)向球頭肖屬于安全件，處理更應(yīng)慎重，滲碳前應(yīng)先鍍銅再滲碳，以防頸部淬透易斷造成事故。

現(xiàn)動(dòng)機(jī)中還有一種汽缸套壁很薄，一般鑄鐵是不能承擔(dān)的，而是鋼缸套并用氮化工藝處理，氮化層深度為 0.1～0.6mm、硬度要求 Hv1000 以上（ 相當(dāng)于HRC68 以上） 。氮化工藝有硬氮化、軟氮化。硬氮化又稱抗磨氮化，其目的可獲得高硬度、高耐性、高疲勞權(quán)限。但硬氮化用鋼較嚴(yán)，一般是38CrMoAI鋼、軟氮化的用鋼范圍寬，表層硬度相當(dāng)HRC52-HRC62。硬化層薄（鐵氮化合物層0.01～0.02mm） 。

軟氮化方法有氣體軟氮化和液體軟氮化，氣體軟氮化是在含有活性的碳，氮原子的氣氛中進(jìn)行低溫碳，氮共滲。常用的共滲介質(zhì)有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，在軟氮化溫度下發(fā)生熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生活性炭、氮原子，液體軟氮化主要是氰化鹽浴爐中進(jìn)行。

汽車零件修理中有萬(wàn)向節(jié)的十字軸頸、花鍵軸的花鍵槽、變速器的換檔移動(dòng)軌、中間軸、倒檔齒輪軸等維修配件。其工藝主要是堆焊，機(jī)械加工恢復(fù)尺寸，再進(jìn)行化學(xué)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。

2 表面淬火強(qiáng)化

表面淬火強(qiáng)化是不改變零件表層的化學(xué)成分。通過表層相變獲得強(qiáng)化的方法。常用的工藝有火焰淬火、高溫快速淬火、高頻和中頻感應(yīng)加熱淬火等。

火焰淬火是以高溫火焰為熱源的一種表面淬火方法。常用的火焰：乙炔――氧火焰最高溫度3200℃、煤氣――氧火焰最高溫度約2 000℃。高溫火焰將工件表面快速加熱到淬火溫度，隨即噴水或投入冷卻水中快速冷卻，即可獲得所需的表層硬度。

火焰淬火的零件表層堆焊時(shí)選用焊條含碳量應(yīng)為>0.6%。如萬(wàn)向節(jié)的十字軸頸的堆焊焊條選用廢氣門彈簧即較為理想。高溫快速淬火也是較為簡(jiǎn)單方法：即以鉛溶液爐為主要設(shè)備，將鉛溶液加熱至900 ℃以上，工件迅速投入高溫溶液中，工件表面迅速達(dá)到淬火溫度，即時(shí)投入冷卻水中淬火。再進(jìn)行回火即完成。但要注意的是鉛在高溫蒸發(fā)中，毒性大，必須做好排風(fēng)通氣工作。對(duì)汽車零件來說，主要是高、中頻感應(yīng)加熱的表面淬火，尤其高頻淬火應(yīng)用廣泛，例如鍛鋼材質(zhì)的曲軸軸頸表面，凸輪軸凸輪表面，轉(zhuǎn)向節(jié)主肖的外表面淬火等。

3 熔鑄法強(qiáng)化

熔鑄法即將強(qiáng)化的金屬、通過熔化澆鑄在零件需要的強(qiáng)化部位，達(dá)到冶金結(jié)合或接近冶金結(jié)合的結(jié)合強(qiáng)度，強(qiáng)化工作表面成分和性能根據(jù)零件技術(shù)要求選擇配方和處理措施。

（1）很多輕型車的制動(dòng)鼓，鼓的工作面應(yīng)是灰鑄鐵，而制動(dòng)鼓的輪輻需要具有剛性的鋼板制成，這就需要將灰鑄鐵熔鑄在鋼制的輪輻上。

（2）在有色合金熔鑄方面現(xiàn)今逐漸淘汰，早期的連桿軸承、曲軸主軸承均有直接熔鑄在基體上的結(jié)構(gòu)。隨著技術(shù)進(jìn)步熔鑄法也逐漸淘汰，在修理中常以堆焊、噴焊所代替。

4 堆焊法強(qiáng)化

4.1 手工電弧堆焊

手工電弧堆焊是一種簡(jiǎn)單的堆焊方法，無需專用設(shè)備，一般電焊機(jī)均可使用，直接焊機(jī)更好，場(chǎng)地不限，機(jī)動(dòng)性好，根據(jù)零件強(qiáng)化層的性能要求選擇焊條即可達(dá)到目的。堆焊與焊接的區(qū)別在于堆焊對(duì)焊層的熔透深度無特殊要求，在保證合金結(jié)合的條件下，滿足焊層金屬的化學(xué)成分和應(yīng)有的機(jī)械性能。在汽車零件中采用堆焊強(qiáng)化的常有： 發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的進(jìn)、排氣凸輪頂尖部位的強(qiáng)化和磨損修復(fù)。其焊條常選用“堆 212”牌號(hào)焊條，該焊條為鉻鉬型堆焊焊條，堆焊層化學(xué)成分可獲得 0.5%C、2.2%Cr、1.5%Mo。堆焊層硬度>HRC50。凸輪的成型加工可在凸輪磨床上進(jìn)行，或手砂輪機(jī)在樣板依托下進(jìn)行。

4.2 自動(dòng)堆焊

自動(dòng)堆焊主要借助機(jī)械運(yùn)動(dòng)和控制，工件轉(zhuǎn)動(dòng)與軸向移動(dòng)均可自動(dòng)進(jìn)行，焊絲在焊劑保護(hù)或振動(dòng)的動(dòng)作下實(shí)施堆焊。其生產(chǎn)效率比手工堆焊高9～14倍，勞動(dòng)強(qiáng)度改善，堆焊層表面均勻，工人的操作技術(shù)要求不高。自動(dòng)堆焊對(duì)電弧可分為有保護(hù)和無保護(hù)兩種，有保護(hù)堆焊有蒸汽保護(hù)，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)、溶劑保護(hù)等。無保護(hù)堆焊主 要有振動(dòng)堆焊。

4.3 振動(dòng)堆焊

振動(dòng)堆焊我國(guó)開發(fā)于20世紀(jì)50年代末，60年代已廣泛用于汽車修理的零件表面強(qiáng)化和尺寸恢復(fù)工作。振動(dòng)焊的主要設(shè)備是振動(dòng)焊機(jī)頭，振動(dòng)焊機(jī)頭安裝在專用機(jī)床或車床的拖板上，它包括送絲機(jī)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴水冷卻機(jī)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)有凸輪和彈簧組成，也有電磁機(jī)構(gòu)。堆焊過程中焊絲始終處于振動(dòng)狀態(tài)間歇地觸接工件的表面上產(chǎn)生電弧并熔化金屬，基體金屬的熔化深度較大，在熔化金屬中基體金屬與焊絲金屬幾乎各占一半，用于強(qiáng)化表面的焊絲一般采用70號(hào)或 65Mn鋼絲，在主，付噴水口噴水速冷下，提高了表面度，減少工件變形，經(jīng)過直接磨削加工，達(dá)到需要尺寸的強(qiáng)化工作面，表面硬度一般為 HRC45-HRC55。為了提高硬度在冷卻水中加入5%碳酸鈉以提高冷卻速度。為了穩(wěn)定電弧，減少金屬爆裂和損耗，在電路中串接一個(gè)電感，可使電級(jí)金屬損耗從 30%降到6%～8%，而堆焊層的厚度從0.6～0.7 mm，增加到 1.4～2.5mm、或更高些、電感值的大小影響到短路電流的增長(zhǎng)率。電感值過小電流增長(zhǎng)加大，飛濺明顯增大，電感值過大則短路電流增長(zhǎng)率小，電弧的穩(wěn)定性破壞，通常電感值為0.1～0.2毫亨飛濺最小。

5 結(jié)論

有些合金鋼材料在焊接以后，其焊接接頭會(huì)出現(xiàn)淬硬組織，使材料的機(jī)械性能變壞。此外，這種淬硬組織在焊接應(yīng)力及氫的作用下，可能導(dǎo)致接頭的破壞。如果經(jīng)過熱處理以后，接頭的金相組織得到改善，提高了焊接接頭的塑性、韌性，從而改善了焊接接頭的綜合機(jī)械性能。在設(shè)計(jì)熱處理工藝時(shí)，應(yīng)注意材料性能和熱處理過程的特點(diǎn)，防止熱處理本身帶來的問題，消除加工過程中的質(zhì)量隱患。

【參考文獻(xiàn)】

[1]熱處理手冊(cè)編委會(huì).熱處理手冊(cè).第2卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

第2篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

文章編號(hào)：1671-489X（2015）08-0069-03

Introduction of Scientists in Class of Medical Chemistry//LIU Yongdong， ZHANG Shufen， ZHONG Rugang

Abstract The introduction of scientist’s achievements and hard studying process is an important material to expand and enrich the teaching content. In this paper， combined with the whole content of medical chemistry course， the fruitful research work from Arrhenius S.A. and Nernst W. was duly introduced to the students in the class. The introduction of scientists not only riches the teaching content and stimulates the students’ interest in learning， but also gives students more spiritual guide.

Key words medical chemistry； Svante August Arrhenius； Walther Nernst

醫(yī)用化學(xué)是面向醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和生物學(xué)等專業(yè)的學(xué)生講授現(xiàn)代化學(xué)基本概念、基本原理及其應(yīng)用知識(shí)的一門重要基礎(chǔ)課程[1]，它將為學(xué)生日后相關(guān)領(lǐng)域的深入學(xué)習(xí)打下較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。尤其現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)入了分子生物學(xué)時(shí)代，而化學(xué)在這一時(shí)代中體現(xiàn)出與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之間越來越密切的聯(lián)系。因此，醫(yī)用化學(xué)的學(xué)習(xí)對(duì)于生命醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。然而，由于醫(yī)用化學(xué)課程內(nèi)容本身較龐雜和枯燥，所以如何擴(kuò)充課堂教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)方式，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生興趣，一直是個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

科學(xué)家的光輝成就及其艱辛研究歷程的介紹是擴(kuò)充和豐富教學(xué)內(nèi)容的重要素材[1-2]。阿倫尼烏斯[2-3]和能斯

特[2，4-5]分別是1903年和1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，他們兩人的工作都涉及多個(gè)領(lǐng)域，在醫(yī)用化學(xué)課程的電解質(zhì)溶液、化學(xué)反應(yīng)熱及反應(yīng)方向和限度、化學(xué)反應(yīng)速率、氧化還原反應(yīng)與電極電位等章節(jié)中都有其相關(guān)工作。因此，筆者從教學(xué)內(nèi)容體系安排和教學(xué)方式兩方面考慮，將兩位化學(xué)家的研究工作歷程及成果編排到課堂的教學(xué)中，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)充、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)及對(duì)學(xué)生自信心的培養(yǎng)。

1 科學(xué)家阿倫尼烏斯

阿倫尼烏斯（Svante August Arrhenius）是瑞典著名的物理化學(xué)家，創(chuàng)立電離學(xué)說，提出酸、堿的定義，為化學(xué)特別是物理化學(xué)的開創(chuàng)作出極大的貢獻(xiàn)；提出阿倫尼烏斯公式，為現(xiàn)代化學(xué)動(dòng)力學(xué)奠定基礎(chǔ)，構(gòu)成物理化學(xué)學(xué)科的重要組成部分。由于阿倫尼烏斯在化學(xué)領(lǐng)域的卓越成就，因而被授予1903年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

醫(yī)用化學(xué)教材中的電解質(zhì)溶液和化學(xué)反應(yīng)速率章節(jié)中都涉及阿倫尼烏斯的工作。結(jié)合幾年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為可以在電解質(zhì)溶液章節(jié)中重點(diǎn)介紹阿倫尼烏斯的電離理論發(fā)現(xiàn)和提出的科研歷程及其被普遍公認(rèn)所經(jīng)歷的曲折和波瀾，從中讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)問題的提出、解決和被認(rèn)可不是想象中的一帆風(fēng)順，而有著艱辛的歷程。從阿倫尼烏斯的電離理論還可以讓學(xué)生感受到科學(xué)問題并不那么神秘莫測(cè)，科學(xué)家也不是那么遙不可及，所以大家要相信自己，每個(gè)人都是可以有所作為的。這部分內(nèi)容可以主要以故事論述的形式開展。而對(duì)于阿倫尼烏斯在化學(xué)動(dòng)力學(xué)方面的介紹，可以更側(cè)重于介紹他的博學(xué)和興趣廣泛，可以在課堂上引入一些視頻，或是通過布置課外興趣閱讀的形式，讓學(xué)生更多地了解科學(xué)家阿倫尼烏斯的科學(xué)貢獻(xiàn)和成就。

電解質(zhì)溶液中酸堿電離理論的介紹 電解質(zhì)在溶液中以何種形式存在，這種存在形式又是如何產(chǎn)生的，這是19世紀(jì)科學(xué)工作者關(guān)注的課題之一。盡管已經(jīng)有人提出電解質(zhì)在溶液中可能是以離子形式存在，但就其產(chǎn)生過程，科學(xué)界一直普遍認(rèn)同法拉第（M.Faraday）的觀點(diǎn)，即溶液中的離子是在電流的作用下產(chǎn)生的。

阿倫尼烏斯在研究電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性時(shí)發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)的氨是根本不導(dǎo)電的，但氨的水溶液卻能導(dǎo)電，而且溶液越稀導(dǎo)電性越好；氫鹵酸溶液也是有此特點(diǎn)。對(duì)于其他的電解質(zhì)體系，他也做了大量的實(shí)驗(yàn)，都發(fā)現(xiàn)濃度影響著許多稀溶液的導(dǎo)電性。那么如何揭開這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)背后的秘密呢？阿倫尼烏斯開始了實(shí)驗(yàn)之后的思考，他首先想到的是濃溶液和稀溶液本身的差別在哪呢？應(yīng)該是可以通過加水將濃溶液稀釋為稀溶液，可水起到什么作用呢？阿倫尼烏斯順著這個(gè)思路深入思考：純凈的水不導(dǎo)電，純凈的固體食鹽也不導(dǎo)電，把食鹽溶解到水里，鹽水就導(dǎo)電了，這是為什么呢？水到底起了什么作用？他覺得這是決定問題的關(guān)鍵。

基于法拉第的觀點(diǎn)，阿倫尼烏斯想是不是食鹽溶解在水里就電離成為氯離子和鈉離子了呢？這個(gè)想法在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)超前和相當(dāng)大膽的，畢竟當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)界一致認(rèn)同法拉第的觀點(diǎn)。阿倫尼烏斯隨后提出假定電解質(zhì)在溶液中具有分子形態(tài)和離子形態(tài)兩種存在形式，當(dāng)溶液被稀釋時(shí)，電解質(zhì)的部分分子就分解為活性的離子，而另一部分仍是以非活性的分子形態(tài)存在。因此，溶液稀釋時(shí)，活性的離子數(shù)量增加，導(dǎo)電性也就增強(qiáng)了。就此，阿倫尼烏斯提出全新的電解質(zhì)中離子的產(chǎn)生原因，即電解質(zhì)自動(dòng)電離的新觀點(diǎn)。

然而，當(dāng)阿倫尼烏斯帶著全新的觀點(diǎn)向他的博士導(dǎo)師克萊夫（P.T.Cleve）教授詳細(xì)地解釋電離理論時(shí)，這位作為化學(xué)元素鈥和銩的發(fā)現(xiàn)者的著名實(shí)驗(yàn)化學(xué)家對(duì)此理論并不感興趣，只說了一句：“這個(gè)理論純粹是空想，我無法相信?！边@無疑給滿懷信心的阿倫尼烏斯巨大打擊，而且他也意識(shí)到博士論文能否通過出現(xiàn)問題，雖然他認(rèn)為自己的觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并沒有錯(cuò)，但要得到當(dāng)時(shí)觀念保守的教授們的認(rèn)可談何容易？答辯過程相當(dāng)艱難，盡管阿倫尼烏斯精心準(zhǔn)備，材料和數(shù)據(jù)都無可挑剔，但經(jīng)過四個(gè)小時(shí)的答辯，答辯委員會(huì)的教授們?nèi)匀徽J(rèn)為論文不是很好。但考慮到阿倫尼烏斯大學(xué)讀書時(shí)所有的成績(jī)都很好，尤其是生物學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)的考試成績(jī)非常優(yōu)異，答辯委員會(huì)最終以及格的成績(jī)，讓阿倫尼烏斯勉強(qiáng)獲得博士學(xué)位。

著名的化學(xué)反應(yīng)速率的指數(shù)定律――阿倫尼烏斯公式 阿倫尼烏斯不但提出了在化學(xué)發(fā)展史上占據(jù)重要地位的電離學(xué)說，他還深入研究了溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。他發(fā)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)而言，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響要比濃度更為顯著。阿倫尼烏斯注意到化學(xué)反應(yīng)體系的溫度每升高1度，反應(yīng)速率約增加12%～13%。若從傳統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，對(duì)反應(yīng)速率的影響無外乎是對(duì)反應(yīng)物分子的運(yùn)動(dòng)速率、碰撞頻率、濃度及反應(yīng)體系的黏度等物理性質(zhì)產(chǎn)生影響，然而溫度的這種巨大的影響不能從這些傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)中得到圓滿的解釋。因此，阿倫尼烏斯設(shè)想，在反應(yīng)體系中是一些高能量的活化分子直接參與到化學(xué)反應(yīng)中，非活性分子吸收一定能量后可轉(zhuǎn)化為活化分子，而反應(yīng)進(jìn)行的速率取決于活化分子的數(shù)量及活化分子之間相互碰撞的次數(shù)；當(dāng)反應(yīng)體系的溫度升高時(shí)，活化分子的數(shù)量會(huì)隨溫度升高而上升，而且活化分子間的碰撞次數(shù)也隨溫度升高而增加，因此導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的速率也隨溫度的上升而增大。

1889年，阿倫尼烏斯在上述觀念的基礎(chǔ)上提出著名的阿倫尼烏斯公式，也就是著名的化學(xué)反應(yīng)速率的指數(shù)定律：

其中，k為速率常數(shù)，A為指前因子（也稱頻率因子），Ea稱為化學(xué)反應(yīng)的活化能，也就是非活化分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需要的能量，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度。阿倫尼烏斯公式的提出為現(xiàn)代化學(xué)動(dòng)力學(xué)奠定了基礎(chǔ)，是物理化學(xué)學(xué)科的重要組成部分。

此外，阿倫尼烏斯還從事天體物理學(xué)、氣象學(xué)和生物學(xué)等方面的研究，曾較早提出大氣中的二氧化碳對(duì)地球溫度影響的論點(diǎn)，還著有《天體物理學(xué)教科書》《免疫化學(xué)》《生物化學(xué)中的定量定律》等著作。

2 科學(xué)家能斯特

能斯特（Walther Hermann Nernst）是德國(guó)卓越的物理學(xué)家、物理化學(xué)家和化學(xué)史家，在化學(xué)熱力學(xué)和電化學(xué)方面作出了開創(chuàng)性的工作，特別是因?yàn)槠湓跓崃W(xué)第三定律方面的杰出貢獻(xiàn)而被授予1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

熱力學(xué)第三定律的介紹 19世紀(jì)末，化學(xué)熱力學(xué)的研究也已取得相當(dāng)進(jìn)展，其中的熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律已趨于完善，但不足的是化學(xué)平衡常數(shù)仍未有任何熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行推算，還只能借助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，研究發(fā)現(xiàn)已推斷出，體系在低溫狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)自由能改變值（?G）與焓的改變值（?H）趨于相等。

能斯特對(duì)低溫下的化學(xué)反應(yīng)體系進(jìn)行了研究，通過測(cè)定比熱和反應(yīng)熱來預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)過程，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)是吸熱的，那么所吸熱量將隨溫度下降而下降，而達(dá)到絕對(duì)零度時(shí)吸熱量將變?yōu)榱?。隨后，他在論文中指出，當(dāng)體系溫度趨近于零時(shí)，不僅反應(yīng)自由能改變值（?G）與焓的改變值（?H）趨于相等，反應(yīng)熵的改變值（?S）也趨近于零。這就是化學(xué)史上所稱的“能斯特?zé)岫ɡ怼?。他推斷，所有固體的熵值在接近絕對(duì)零度時(shí)都是相等的。

能斯特?zé)岫ɡ硎且粋€(gè)大膽的實(shí)驗(yàn)假說。此后，德國(guó)物理學(xué)家普朗克（M.Planck）依據(jù)統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理指出，能斯特?zé)岫ɡ碇挥袑?duì)于純物質(zhì)的完美晶體才成立。后來的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)對(duì)熵的討論表明，有些純物質(zhì)（如過冷液體和有些固態(tài)化合物）在趨近絕對(duì)零度時(shí)能存在一個(gè)正的熵值。因此，1923年，美國(guó)物理化學(xué)家路易斯等人對(duì)普朗克的表述進(jìn)行了修改，提出具有完美晶體的各種物質(zhì)在絕對(duì)零度時(shí)，體系的熵等于零。至此，完善的熱力學(xué)第三定律最終被提出。

電化學(xué)中的電極電位的計(jì)算――能斯特方程 除了在化學(xué)熱力學(xué)方面的開創(chuàng)性工作外，能斯特還提出了描述電池可逆電動(dòng)勢(shì)的能斯特公式。他將化學(xué)熱力學(xué)中的自由能變化與電池電動(dòng)勢(shì)聯(lián)系起來，從而將化學(xué)熱力學(xué)規(guī)律成功地應(yīng)用于電化學(xué)體系。

1889年，能斯特根據(jù)范特霍夫的滲透壓理論和阿倫尼烏斯的電離理論提出，在溶解壓力的作用下，原電池中的金屬進(jìn)入了溶液，并以離子形式存在；與此同時(shí)，溶液中的金屬離子又在滲透壓的作用下，使金屬離子回到金屬表面。這是兩種方向相反的力，當(dāng)其達(dá)到平衡時(shí)，便產(chǎn)生了原電池中的電極電位。在此基礎(chǔ)上，能斯特導(dǎo)出電極電位與溶液濃度的關(guān)系式，即電化學(xué)中著名的能斯特方程：

其中，E為電池的電動(dòng)勢(shì)，ε為標(biāo)準(zhǔn)電極電位，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度，c1和c2分別為溶液中氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度。能斯特方程表明，電極電位的大小不僅取決于電極本身的性質(zhì)，還與電池的反應(yīng)溫度、物質(zhì)氧化態(tài)與還原態(tài)的濃度、壓力等因素有關(guān)。能斯特方程為熱力學(xué)函數(shù)值測(cè)定提供了一種全新的方法，而且此電化學(xué)方法不但為熱化學(xué)數(shù)據(jù)提供了最精確的測(cè)量方法，還是化學(xué)熱力學(xué)規(guī)律的最精確的驗(yàn)證手段。電化學(xué)方法將化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可控的可逆電池反應(yīng)，進(jìn)而獲得可控調(diào)節(jié)下極為精確的測(cè)定結(jié)果。

第3篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞： 物理化學(xué) 緒論課 教學(xué)方法

物理化學(xué)是高等院校化工類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，這門課程的特點(diǎn)是概念多，公式多，理論性強(qiáng)，難理解，被普遍認(rèn)為是門難教也難學(xué)的課程。課時(shí)少的矛盾更增加了教學(xué)的難度。許多教師為了用有限的課時(shí)講授更多的正文內(nèi)容而忽略了緒論的講授，緒論課通常是一帶而過。結(jié)果學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)越來越覺得茫然，找不到正確的學(xué)習(xí)方法，對(duì)所學(xué)知識(shí)沒有一個(gè)清晰的脈絡(luò)，最終使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的興趣。我認(rèn)為物理化學(xué)緒論課在整個(gè)教學(xué)中占有重要地位，它對(duì)于整個(gè)教學(xué)起到以下幾方面的作用：第一，介紹物理化學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容、研究方法；第二，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生克服學(xué)習(xí)中遇到的困難；第三，向?qū)W生傳授正確的學(xué)習(xí)方法。我就以上幾點(diǎn)談一下自己的體會(huì)。

1.介紹物理化學(xué)概念

很多第一次接觸物理化學(xué)課的學(xué)生不清楚什么是物理化學(xué)，只是從字面上理解，認(rèn)為是物理和化學(xué)兩門學(xué)科加在一起。在緒論課上，教師首先要介紹物理化學(xué)的概念，使學(xué)生對(duì)物理化學(xué)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。物理化學(xué)不是物理加化學(xué)，它是一門學(xué)科，與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)加在一起統(tǒng)稱四大化學(xué)，是化學(xué)一級(jí)學(xué)科下的一門二級(jí)學(xué)科。要回答什么是物理化學(xué)要從化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手。化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象有著緊密的聯(lián)系，化學(xué)現(xiàn)象也叫化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中總是伴隨著種種的物理現(xiàn)象，比如在化學(xué)反應(yīng)中會(huì)放熱或吸熱；化學(xué)反應(yīng)的容器會(huì)發(fā)生溫度、壓力、體積的變化；再如電池中的反應(yīng)會(huì)放電，等等。物理化學(xué)正是從這些物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手來研究化學(xué)反應(yīng)普遍規(guī)律的一門學(xué)科。

2.介紹物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容

對(duì)于新接觸的一門學(xué)科，學(xué)生首先想了解的是這門學(xué)科都包括哪些內(nèi)容。而在緒論課上把物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容介紹給學(xué)生，并講明哪些是要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的，哪些是因?yàn)檎n時(shí)的限制而不能在課堂上講的，這樣就會(huì)使學(xué)生心里有數(shù)，在以后的學(xué)習(xí)中做到有的放矢。物理化學(xué)內(nèi)容繁多，但是歸納起來應(yīng)該分為三大塊：化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)熱力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)的方向與限度問題，重點(diǎn)是熱力學(xué)的三個(gè)定律?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)研究反應(yīng)速率與反應(yīng)機(jī)理?；瘜W(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)是物理化學(xué)的兩大支柱，也是本門課程的重點(diǎn)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對(duì)于工科學(xué)生來說，這部分內(nèi)容理論性很強(qiáng)，由于課時(shí)有限，不在課堂重點(diǎn)討論。

3.介紹物理化學(xué)的研究方法

學(xué)習(xí)物理化學(xué)不僅要學(xué)習(xí)它的知識(shí)性的內(nèi)容，而且要掌握它的研究方法。授人以魚，不如授人以漁，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的世界觀和思維方法比傳授具體知識(shí)更重要［1］。物理化學(xué)區(qū)別其他三大化學(xué)在于它的理論性特別強(qiáng)。物理化學(xué)有三大理論基礎(chǔ)：熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)。這三大力學(xué)都屬于物理學(xué)范疇，可見要想學(xué)好物理化學(xué)首先要學(xué)好物理。物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法也是以物理方法為主，物理化學(xué)是從物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的一門學(xué)科，或者說是以物理現(xiàn)象為切入點(diǎn)來研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的一門學(xué)科，所以在做物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)嶋H上大部分做的是物理實(shí)驗(yàn)，比如在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候測(cè)量的是溫度、壓力、體積、旋光度、電導(dǎo)率、電動(dòng)勢(shì)等物理量。最后說一下物理化學(xué)的所用到的數(shù)學(xué)方法，物理化學(xué)是一門理論化學(xué)，理論性強(qiáng)就免不了推式子，物理化學(xué)所用到的數(shù)學(xué)方法主要是演繹法，演繹法就是從一個(gè)普遍的命題出發(fā)得出在特定條件下的特定規(guī)律，比如熱力學(xué)第一定律是一個(gè)普遍規(guī)律，把它應(yīng)用在特定條件下如恒壓、恒容等就會(huì)得出在這些特定條件下的特定公式，物理化學(xué)中的公式之所以條件苛刻，是因?yàn)樵谘堇[的過程中加入了特定條件。

4.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生克服學(xué)習(xí)中遇到的困難

要想學(xué)習(xí)好一門學(xué)科首先要對(duì)它產(chǎn)生興趣，興趣是最好的老師。在緒論課上，教師可以舉一些生活中的常見的現(xiàn)象，如為什么自然界中的樹木可以長(zhǎng)到一百多米？為什么晴朗的天空是藍(lán)色的？為什么水在干凈的毛細(xì)管中上升而汞卻下降？為什么在做豆腐的時(shí)候要用鹵水？然后告訴學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)之后就可以解釋這些現(xiàn)象，這樣給學(xué)生留下懸念，也讓學(xué)生覺得物理化學(xué)與實(shí)際生活密切相關(guān)，就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大的熱情。當(dāng)然學(xué)習(xí)光有興趣和熱情還不夠，還要有克服困難的勇氣和信心。在學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)從高年級(jí)的同學(xué)那里得知物理化學(xué)是一門難學(xué)的課程，所以心里難免有畏難情緒，基礎(chǔ)差的學(xué)生可能沒有學(xué)習(xí)的信心，作為教師在緒論課上要鼓勵(lì)學(xué)生克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。榜樣的力量是強(qiáng)大的，教師可以舉一些偉大科學(xué)家的事跡來激勵(lì)學(xué)生，如物理化學(xué)的創(chuàng)建者之一――荷蘭科學(xué)家范特霍夫在青年時(shí)期就發(fā)表了后來被稱為劃時(shí)代的重要論文《空間分子結(jié)構(gòu)》，起初不被承認(rèn)，還受到批判和攻擊，但他沒有氣餒。此后他在阿姆斯特丹大學(xué)狹小、簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室從事繁重的教學(xué)和研究工作，長(zhǎng)達(dá)18年之久，以頑強(qiáng)的毅力克服了許多困難，終于發(fā)表了《化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究》和《稀溶液理論》等巨著［2］。

5.傳授正確的學(xué)習(xí)方法

除了要有學(xué)習(xí)興趣和克服困難的勇氣之外，要想學(xué)好物理化學(xué)沒有正確的學(xué)習(xí)方法是不行的。要想掌握正確的學(xué)習(xí)方法首先要了解物理化學(xué)的特點(diǎn)。物理化學(xué)和其他三大化學(xué)比它有這么幾個(gè)特點(diǎn)：第一，公式多，而且公式應(yīng)用的條件苛刻；第二，概念多，而且很多概念不好理解；第三，方法多，物理化學(xué)與其他三大化學(xué)相比，它是特別講究方法的一門學(xué)科。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不僅要掌握知識(shí)性的東西，而且要掌握它研究問題和解決問題的方法，從某個(gè)意義上說學(xué)習(xí)方法比學(xué)習(xí)知識(shí)更重要。針對(duì)這幾個(gè)特點(diǎn)教師要幫助學(xué)生建立正確的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生能盡快地進(jìn)入物理化學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。首先，針對(duì)公式多、條件苛刻這一特點(diǎn)，教師要告訴學(xué)生，在記公式的同時(shí)一定要記住它所使用的條件，如果在使用公式的時(shí)候條件不正確那么得出的結(jié)論就一定是錯(cuò)誤的，而且公式不要死記硬背，最好理解公式的來龍去脈，這樣就能加深對(duì)公式的理解，也容易記憶。其次，針對(duì)物理化學(xué)概念多，而且很多概念不好理解，教師要告訴學(xué)生要勤于思考，要理解概念而不是死記硬背。很多概念不是講完就能理解的，需要在課后慢慢消化和吸收，所以需要學(xué)生付出更多的時(shí)間和精力來學(xué)習(xí)。再來說說方法多這一特點(diǎn)，物理化學(xué)在研究問題時(shí)非常講究方法。例如，科學(xué)模型方法的使用，使我們從實(shí)際氣體中得到理想氣體、理想液態(tài)混合物、理想稀溶液、熱力學(xué)可逆過程等。這些模型的建立突出了主要矛盾，排除次要矛盾的干擾。使我們通過對(duì)主要矛盾的研究，得到一般規(guī)律性結(jié)論，再對(duì)結(jié)論進(jìn)行修正，就可以得到實(shí)際系統(tǒng)的某些特征或近似的規(guī)律。［3］再比如，熱力學(xué)中有一個(gè)重要的方法，就是狀態(tài)函數(shù)法，該方法用于系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)變的計(jì)算時(shí)，不關(guān)心系統(tǒng)都經(jīng)歷了哪些具體過程，只關(guān)心系統(tǒng)的始終態(tài)。用該方法計(jì)算某些熱力學(xué)函數(shù)變時(shí)，就會(huì)把很復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。針對(duì)方法多這一特點(diǎn)，教師要告訴學(xué)生，在學(xué)習(xí)的時(shí)候不能只記知識(shí)而忽視方法的學(xué)習(xí)，方法的學(xué)習(xí)在某種意義上說比知識(shí)的學(xué)習(xí)更重要，掌握了物理化學(xué)的研究方法對(duì)以后的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究大有好處。

參考文獻(xiàn)：

［1］肖十民，謝家聲，謝逢春．在物理化學(xué)教學(xué)中突出科學(xué)方法的講授們．化工高等教育，2003，77，（3）：68-69．

第4篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

作者：周春瓊 馬豫峰 游文瑋 唐中坤 單位：南方醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院

案例教學(xué)

我們?cè)?jīng)在教學(xué)的過程中通過引入物理化學(xué)史、介紹相關(guān)學(xué)科發(fā)展前沿、強(qiáng)化與藥學(xué)融合和增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力等多種方式來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情［2］，并取得了較好的教學(xué)效果。因此我們建議把這些趣味性、創(chuàng)新性和啟發(fā)性、科技前沿性的優(yōu)秀案例，編寫到物理化學(xué)教材中，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)和自學(xué)的過程中就能興趣勃發(fā)。比如在講解膠體分散系統(tǒng)中的泡沫部分時(shí)，可以提出一個(gè)非常有趣的例子:為什么喝酒的人認(rèn)為啤酒產(chǎn)生的泡沫越多，啤酒的質(zhì)量就越好，甚至有人稱泡沫是啤酒之花，是啤酒的皇冠，有無道理［1］?這樣一個(gè)引人入勝的問題，必然讓求知欲強(qiáng)的學(xué)生去探尋其中的奧妙。在講解相平衡章節(jié)中的二組分固液平衡系統(tǒng)時(shí)，教材編寫中也應(yīng)該增加一個(gè)經(jīng)典的案例———藥物制劑中的固體分散技術(shù)，要列舉的例子隨手拈來，如氯霉素和尿素共熔物(氯霉素76%、尿素24%)，具有較均勻的微細(xì)分散結(jié)構(gòu)，其溶出速度比純氯霉素大30%;灰黃霉素和酒石酸共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素大270%;10%磺胺噻唑溶于90%尿素中形成的飽和固態(tài)溶液，其溶出速度比磺胺噻唑增大700倍以上等。藥物的溶出速度提高30%、270%，增大700倍，這些數(shù)據(jù)對(duì)于制藥公司的研發(fā)人員來說非常重要。從這些例子可深刻地啟發(fā)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生，科技創(chuàng)新并沒有想象中那么難，而在于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的熟練掌握和學(xué)以致用。如今很大一部分大學(xué)生還想繼續(xù)讀研，從事科研工作，因此在物理化學(xué)教材編寫中增加具有科技前沿性的教學(xué)案例也很有必要。比如在講完化學(xué)熱力學(xué)部分之后或者在化學(xué)平衡章節(jié)末引入等溫滴定量熱法(ITC)的案例。它是近年發(fā)展起來的一種在線和無損傷研究生化熱力學(xué)和生化動(dòng)力學(xué)的重要方法，方法簡(jiǎn)單、靈敏、快捷，特別適用于研究藥物與蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的相關(guān)熱力學(xué)過程，可測(cè)定出反應(yīng)的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)等參數(shù)及反應(yīng)的焓變、吉布斯能的變化和熵變等熱力學(xué)函數(shù)［3］。通過這樣一個(gè)科技前沿案例，將藥學(xué)生引入一個(gè)精彩的科學(xué)殿堂。

注重專業(yè)特色

一定要突出藥學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)特色，應(yīng)當(dāng)從內(nèi)容、例題、習(xí)題及案例的選編上得以體現(xiàn)。從藥學(xué)專業(yè)特色來看，教材編寫中重點(diǎn)介紹化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)，以及由這些內(nèi)容延伸和應(yīng)用形成的分支內(nèi)容，如電化學(xué)、表面化學(xué)、膠體化學(xué)等，而介紹物質(zhì)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間關(guān)系問題的結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩大內(nèi)容，由于與藥學(xué)專業(yè)聯(lián)系相對(duì)不緊密，且難度較大，大多針對(duì)藥學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)教材均未將其編寫進(jìn)來。例題和習(xí)題對(duì)學(xué)生來說，是最能反映所學(xué)知識(shí)點(diǎn)是否與本專業(yè)密切相關(guān)的一個(gè)重要例證，如果所舉的例題及給學(xué)生安排的習(xí)題，都是藥學(xué)專業(yè)課老師提過的一些問題或藥學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)了解到的一些問題，那學(xué)生一定會(huì)對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和基本技能的培養(yǎng)上多下工夫。比如化學(xué)平衡章節(jié)可以編入很多與藥學(xué)相關(guān)的例題和習(xí)題，在講解溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)(Kaθ)的計(jì)算及由吉布斯能的變化值(ΔrGmθ)的計(jì)算判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向時(shí)，教材編寫時(shí)可列舉三磷酸腺苷(ATP)在細(xì)胞內(nèi)水解為二磷酸腺苷(ADP)和無機(jī)磷酸鹽(Pi)的Kaθ和相關(guān)的ATP濃度下的ΔrGmθ的計(jì)算;在編寫該章由已知反應(yīng)的ΔrGmθ計(jì)算未知反應(yīng)的平衡常數(shù)時(shí)，可列舉氨基酸在氧化酶作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化的例子，如L－丙氨酸在氨基酸氧化酶作用下轉(zhuǎn)化為丙酮酸根;在編寫將該章反應(yīng)的耦合部分內(nèi)容時(shí)，可編寫的例題更多，如葡萄糖在ATP的水解反應(yīng)驅(qū)動(dòng)下可自發(fā)轉(zhuǎn)化為6－磷酸葡萄糖，生物體內(nèi)許多由單一酶催化的反應(yīng)如活細(xì)胞中的谷氨酸鹽在ATP的催化下進(jìn)行谷酰胺生物合成反應(yīng)等;課后習(xí)題的編寫也要盡可能選擇與藥學(xué)專業(yè)相關(guān)的題目，如氨基轉(zhuǎn)移酶催化谷氨酸鹽和丙酮酸鹽、磷酸甘油酸移位酶催化反應(yīng)等［1］。最后對(duì)于編入教材中的案例，原則上也一定要與藥學(xué)專業(yè)有直接或間接的聯(lián)系，每章可根據(jù)基本知識(shí)點(diǎn)設(shè)置多個(gè)案例，以信息式、啟發(fā)式、提問式的方法進(jìn)行教材編寫，從而向?qū)W生展開相關(guān)內(nèi)容在藥學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的生活、生產(chǎn)及科研應(yīng)用。如很多物理化學(xué)教材在編寫電化學(xué)章節(jié)的生物電化學(xué)部分時(shí)，都提到生物電化學(xué)傳感器。這確實(shí)是一個(gè)非常經(jīng)典的案例，生物電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、遺傳工程、食品工業(yè)、生物武器和軍事醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，是比較前沿的科學(xué)研究，值得藥學(xué)生特別關(guān)注［4］。總之，在這個(gè)科技飛速發(fā)展的年代，要使藥學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)好物理化學(xué)課程，既要讓他們掌握基本的理論和知識(shí)點(diǎn)，又要培養(yǎng)他們將物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)合理應(yīng)用到藥學(xué)生產(chǎn)和科研中，還要讓他們從物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)的窗口瞭望藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)研究領(lǐng)域的前沿科技動(dòng)態(tài)。對(duì)物理化學(xué)教師來說，需要不斷精編物理化學(xué)教材和教學(xué)，可謂任重而道遠(yuǎn)。

第5篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：課程特點(diǎn)；教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐；課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0123-02

世界能源主要來源于礦物質(zhì)燃料的燃燒，而礦物質(zhì)燃料的燃燒又是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）及細(xì)顆粒物（PM2.5）等各種大氣污染物的主要來源。[1]“燃燒與污染控制”是在“燃燒學(xué)”課程的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前燃燒污染物控制問題越來越突出的情況下發(fā)展起來的一門較新的學(xué)科。該課程既研究礦物質(zhì)燃料的燃燒過程及化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，又研究燃燒導(dǎo)致的大氣污染物排放控制的專門學(xué)科。

盡管近幾年來“燃燒與污染控制”這門課程有了很大的發(fā)展，各高校在教學(xué)方面也積累了很多經(jīng)驗(yàn)，但與“工程熱力學(xué)”“流體力學(xué)”等傳統(tǒng)主干課相比，該課程的教學(xué)依然存在不少問題，如學(xué)生普遍反映該課程理論難度大、知識(shí)點(diǎn)多且零散、對(duì)數(shù)學(xué)要求高等。[2]

為此，筆者結(jié)合幾年來的教學(xué)實(shí)踐對(duì)該課程教學(xué)過程中遇到的一些困難及解決方法進(jìn)行梳理和總結(jié)，并對(duì)“燃燒與污染控制”課程教學(xué)內(nèi)容的制訂及教學(xué)手段的選擇提出了自己的意見。

一、課程內(nèi)容及特點(diǎn)

1.課程內(nèi)容

“燃燒與污染控制”主要包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩(wěn)定理論及湍流燃燒理論模型等基礎(chǔ)理論；液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經(jīng)典的模型；SOx、NOx等污染物的形成及分解機(jī)理以及主要的污染物控制技術(shù)。在污染物控制部分，由于近年來國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)問題愈加重視，新的污染物控制要求、控制內(nèi)容及相應(yīng)的新的污染物控制理論及技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如PM2.5的產(chǎn)生機(jī)理及控制理論、控制技術(shù)，CO2的捕集與處理技術(shù)等。

通過相關(guān)內(nèi)容的講解，使學(xué)生了解燃燒及燃燒污染物生成的基本原理，了解掌握最新的污染物控制技術(shù)，學(xué)會(huì)抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，從而理論聯(lián)系實(shí)際，利用所學(xué)知識(shí)解決工程中的實(shí)際問題。

2.課程特點(diǎn)

“燃燒與污染控制”課程燃燒學(xué)部分涉及到傳熱、傳質(zhì)、傳動(dòng)量及化學(xué)反應(yīng)，也就是俗稱的“三傳一反”，知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、學(xué)科交叉性強(qiáng)。[3]因此，一方面，該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生很好地掌握“工程熱力學(xué)”“流體力學(xué)”和“傳熱學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容；另一方面，該課程的學(xué)習(xí)又促進(jìn)了學(xué)生對(duì)上述課程知識(shí)點(diǎn)的理解。

相比較而言，燃燒部分理論性更強(qiáng)，是一門典型的實(shí)驗(yàn)研究和理論總結(jié)相結(jié)合的學(xué)科。由于燃燒過程的復(fù)雜性，截至目前，燃燒科學(xué)的研究仍然以實(shí)驗(yàn)研究為主。先進(jìn)診斷技術(shù)的不斷出現(xiàn)使得燃燒實(shí)驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)更加可靠、準(zhǔn)確。[4]20世紀(jì)以來，著火模型、火焰?zhèn)鞑ダ碚?、反?yīng)流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)等的建立使燃燒理論有了長(zhǎng)足的發(fā)展。并且，隨著大型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得采用數(shù)值模擬方法研究燃燒過程已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。[5]這些都促進(jìn)了燃燒學(xué)的發(fā)展。但這些理論模型大多以偏微分方程的形式出現(xiàn)，導(dǎo)致僅學(xué)過常微分方程的本科生很難理解。這要求授課的老師探索找到適合本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)及認(rèn)知水平的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。

污染物控制部分主要研究燃燒導(dǎo)致的大氣污染物的產(chǎn)生機(jī)理、燃燒中及燃燒后控制大氣污染物產(chǎn)生及排放的主要技術(shù)手段。事實(shí)上，C、N、S元素既是常見燃料的組分，參與燃燒反應(yīng)過程，同時(shí)其反應(yīng)生成物CO2、NOx、SOx又是大氣污染物的主要成分。因此，該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)與燃燒學(xué)部分的學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系。污染物控制除了從機(jī)理上分析研究污染物生產(chǎn)及控制外，更注重實(shí)踐環(huán)節(jié)，即污染物控制的主要技術(shù)手段及方法的介紹。由于我國(guó)近年來愈發(fā)重視大氣污染物控制，新的污染物控制內(nèi)容、新的污染物控制理論及方法不斷出現(xiàn)，這就要求老師不斷追蹤新知識(shí)、新技術(shù)，不斷充實(shí)、更新自己的專業(yè)知識(shí)。

二、教學(xué)方法

1.教材的選擇

“燃燒與污染控制”這門課程知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、概念抽象，如何上好這門課，選擇好的教材是非常重要的環(huán)節(jié)。只有選擇好的教材才能根據(jù)教材合理制訂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃，進(jìn)而有效促進(jìn)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)。目前市面上發(fā)行的教材一般都側(cè)重于“燃燒學(xué)”部分，“燃燒污染物控制”部分往往不作為重點(diǎn)，只是捎帶介紹。這些教材主要有國(guó)外教材的國(guó)內(nèi)翻譯版和國(guó)內(nèi)教材兩類，這兩類教材各有特點(diǎn)。[6]將“燃燒學(xué)”“燃燒污染物控制”作為重點(diǎn)的教材只有由浙江大學(xué)岑可法院士領(lǐng)銜編寫的《燃燒與污染控制》。筆者認(rèn)為，合適的教材應(yīng)該能夠與學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)及認(rèn)知能力相適應(yīng)，與該課程的教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)。

針對(duì)本課程的特點(diǎn)，教材的內(nèi)容要全且新，尤其是污染物控制部分，應(yīng)能夠較好地反映當(dāng)前的理論發(fā)展水平及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。教材內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、燃燒物理基礎(chǔ)、液體及固體燃料的燃燒、各種主要燃燒染污物的形成機(jī)理及控制方法等。由于是面向本科生的教材，應(yīng)當(dāng)內(nèi)容簡(jiǎn)單易懂，表述深入淺出，實(shí)例豐富直觀，結(jié)構(gòu)邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實(shí)例。這樣才能使學(xué)生學(xué)起來不感到沉悶單調(diào)、枯燥乏味。目前國(guó)內(nèi)出版的《燃燒與污染控制》教材要么理論性太強(qiáng)，要么涵蓋內(nèi)容不全面，要么針對(duì)性太強(qiáng)，總之都存在這樣或那樣的問題。

2.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容系指教學(xué)過程中同師生發(fā)生交互作用、服務(wù)于教學(xué)目的達(dá)成的動(dòng)態(tài)生成的素材及信息，是教學(xué)的核心。[7]教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該具有目標(biāo)性、實(shí)效性、科學(xué)性、啟發(fā)性。對(duì)于“燃燒與污染控制”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）內(nèi)容要重點(diǎn)突出，有的放矢。該課程內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、著火理論、火焰?zhèn)鞑ヅc穩(wěn)定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒和燃燒污染物控制等部分，但在各部分內(nèi)容的講解上要有重點(diǎn)?！叭紵龑W(xué)”部分，化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)是該部分的理論基礎(chǔ)，可合二為一，講解內(nèi)容包括化學(xué)平衡、熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、質(zhì)量作用定律、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應(yīng)理論等。其中，熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和鏈鎖反應(yīng)理論應(yīng)作重點(diǎn)講解。關(guān)于著火理論，授課重點(diǎn)放在閉口系統(tǒng)著火理論模型的建立和結(jié)果分析上，并分析燃燒放熱量和散熱量隨溫度的變化曲線，確定著火溫度與初始溫度、物理化學(xué)因素和散熱強(qiáng)度的關(guān)系。對(duì)于火焰?zhèn)鞑ヅc穩(wěn)定理論，授課的重點(diǎn)在火焰?zhèn)鞑ジ拍?、澤利多維奇理論、氣體的動(dòng)力燃燒與擴(kuò)散燃燒及火焰穩(wěn)定的基本原理與方法的講解，并介紹防止火焰吹脫和回火的措施，以及來流速度、火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c圓錐型氣體火焰高度的關(guān)系。對(duì)于液體燃料及固體燃料的燃燒，液體燃料的霧化、蒸發(fā)模型及擴(kuò)散燃燒，碳的燃燒化學(xué)反應(yīng)及碳粒的燃燒速度作為授課重點(diǎn)?！叭紵廴疚锟刂啤辈糠值闹攸c(diǎn)放在燃燒過程中SOx、NOx的生成機(jī)理，燃燒過程中SOx、NOx的脫除以及燃燒后脫硫脫硝技術(shù)，并介紹PM2.5的生成與脫除技術(shù)的最新進(jìn)展，CO2的收集控制技術(shù)。介紹理論模型時(shí)，應(yīng)更注重理論模型物理意義的解釋。

（2）理論與實(shí)踐結(jié)合。“燃燒與污染控制”是一門理論性及實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。課程涉及的相關(guān)理論模型較為抽象，不易掌握。因此，該課程的教學(xué)內(nèi)容必須與工程或生活實(shí)踐緊密結(jié)合。如“燃燒學(xué)”部分，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關(guān)生活案例相結(jié)合，以具體案例作為切入點(diǎn)，將復(fù)雜抽象的理論概念穿插到生動(dòng)、具體的案例中進(jìn)行講解。要開設(shè)必要的實(shí)驗(yàn)課，如本生燈測(cè)火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒚旱墓I(yè)分析和元素分析、預(yù)混火焰濃度測(cè)量、聯(lián)合脫硫脫硝實(shí)驗(yàn)及煙氣分析儀測(cè)定煙氣成分等。對(duì)于熱能動(dòng)力專業(yè)的本科生，筆者結(jié)合鍋爐的設(shè)計(jì)案例，利用燃燒學(xué)理論解讀爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、燃燒器布置、風(fēng)量確定、爐膛點(diǎn)火這些具體方案設(shè)計(jì)背后的理論依據(jù)，從而強(qiáng)化對(duì)燃燒理論的理解。結(jié)合家用燃?xì)庠钆_(tái)，講解燃料與空氣的混合原理。安排學(xué)生參觀熱電廠的脫硫脫硝及除塵裝置等污染物控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)分析各種技術(shù)設(shè)備的設(shè)計(jì)原理，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)污染物形成機(jī)理及控制技術(shù)的認(rèn)識(shí)，使書本理論與實(shí)踐統(tǒng)一。

3.教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

（1）采用啟發(fā)式教育。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，“教”是為“學(xué)”服務(wù)的，“教”不是統(tǒng)治“學(xué)”，也不是代替“學(xué)”，教師的“教”是啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的“學(xué)”。就“燃燒與污染控制”課程的教學(xué)而言，在教學(xué)過程中應(yīng)從學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)及認(rèn)知能力出發(fā)，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，采用提問、討論、案例分析等多種方式，讓學(xué)生參與到老師的教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們?cè)诨钴S、開放的教學(xué)氛圍中理解掌握燃燒與污染控制相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，并能使用相關(guān)知識(shí)點(diǎn)分析解決實(shí)際問題。問題的提出要有引導(dǎo)性、針對(duì)性，要圍繞教學(xué)目標(biāo)，否則難以達(dá)到預(yù)期效果。

（2）多媒體教學(xué)與板書的有機(jī)結(jié)合。現(xiàn)在，各種多媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛進(jìn)入課堂教學(xué)，成為課堂教學(xué)的重要手段，對(duì)傳統(tǒng)板書教學(xué)形成了巨大的沖擊。多媒體教學(xué)課件圖文并茂、內(nèi)容豐富、信息量大。就“燃燒與污染控制”而言，燃燒過程和污染物控制設(shè)備可以被生動(dòng)地展示出來，使學(xué)生能夠更加深刻、有效地理解相關(guān)理論概念。[8]但是，使用多媒體技術(shù)授課時(shí)，老師講課的速度加快，信息量增加，學(xué)生的思維跟不上。[9]板書比較靈活，對(duì)于復(fù)雜理論模型可以引領(lǐng)學(xué)生的思維，鞭辟入里地進(jìn)行推導(dǎo)，融會(huì)貫通。但是，板書速度慢、效率低。因此，在“燃燒與污染控制”課程教學(xué)過程中，應(yīng)將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書有機(jī)結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

（3）多種考核手段的結(jié)合使用。在教學(xué)過程中，應(yīng)采用多樣化的考核手段，了解學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，督促學(xué)生的學(xué)習(xí)。課堂提問、課后作業(yè)、案例分析、階段考試等都可以作為考核手段。但無論采用何種形式的考核手段都應(yīng)當(dāng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，增加學(xué)生對(duì)本課程本專業(yè)的認(rèn)識(shí)為出發(fā)點(diǎn)。

三、結(jié)論

綜上所述，“燃燒與污染控制”涉及傳熱、傳質(zhì)、傳動(dòng)量及化學(xué)反應(yīng)，融合了工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等方面的知識(shí)。在教學(xué)過程中應(yīng)點(diǎn)面集合，重點(diǎn)突出，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，作為老師，需要不斷學(xué)習(xí)，及時(shí)掌握該課程新的知識(shí)點(diǎn)，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹玉春，吳金星，焦森林.熱能動(dòng)力專業(yè)“燃燒學(xué)”課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J].中國(guó)電力教育，2010，（4）：69-71.

[2]齊黎明.動(dòng)畫制作在“燃燒學(xué)”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2009，（15）：82-83.

[3]裴蓓，辛耀華，路長(zhǎng).談“燃燒學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)電力教育，2009，（5）：57-58.

[4]岑可法，姚強(qiáng)，駱仲泱，等.燃燒理論與污染控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[5]嚴(yán)傳俊，范瑋.燃燒學(xué)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[6]王保文，王為術(shù)，高傳昌.電廠熱能動(dòng)力工程專業(yè)“燃燒學(xué)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].中國(guó)電力教育，2010，（30）：100-102.

[7]吳化鈿.教育學(xué)教程[M].廣州：廣州高等教育出版社，2005.

第6篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)化學(xué)；非化學(xué)專業(yè)；專業(yè)特色

目前，我國(guó)的高等教育也逐漸從原來單一的知識(shí)傳授模式向現(xiàn)在的全方面人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變，這種人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變使得化學(xué)課的性質(zhì)也發(fā)生了轉(zhuǎn)變[1]。因此，高校教師在進(jìn)行非化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)時(shí)，就必須對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革。

一、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)渤海校區(qū)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)存在的問題

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┎澈Ｐ^(qū)在食品類、海洋科學(xué)類和水產(chǎn)養(yǎng)殖類專業(yè)中開設(shè)了基礎(chǔ)化學(xué)課。目前，基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)存在很多問題，如課程內(nèi)容較多，而課時(shí)安排相對(duì)較少；再如，面對(duì)不同的開課專業(yè)，該類課程的教材、課程大綱、考核標(biāo)準(zhǔn)均相同，這種“一刀切”的教學(xué)方式，忽略了不同專業(yè)對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的不同需求，無法根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特色完成基礎(chǔ)課與專業(yè)課的銜接[2]。

二、非化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)策略

（一）針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)選擇教學(xué)內(nèi)容

從各個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及培養(yǎng)方案來看，不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)的需求及應(yīng)用存在明顯差異。食品類專業(yè)其培養(yǎng)方案中涉及到的化學(xué)課程包含儀器分析化學(xué)、生物化學(xué)和物理化學(xué)與膠體化學(xué)，而基礎(chǔ)化學(xué)課程中所涉及到的化學(xué)知識(shí)是食品類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)課程的基礎(chǔ)。海洋類專業(yè)其培養(yǎng)方案中涉及到的化學(xué)知識(shí)包括化工原理、儀器分析、化工熱力學(xué)以及海洋化工技術(shù)，而基礎(chǔ)化學(xué)課程中分析化學(xué)是儀器分析化學(xué)的基礎(chǔ)課程，無機(jī)化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)部分、化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分以及四大化學(xué)平衡等內(nèi)容是學(xué)習(xí)化工原理以及化工熱力學(xué)的先行知識(shí)。相對(duì)來說，該類專業(yè)的學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的需求較少。養(yǎng)殖類專業(yè)對(duì)化學(xué)知識(shí)的需求側(cè)重于化學(xué)物質(zhì)的分析及生化分析，其培養(yǎng)方案中涉及到的后續(xù)化學(xué)課程主要包含動(dòng)物生物化學(xué)、水產(chǎn)動(dòng)物藥學(xué)與藥理，該類課程的開展需要學(xué)生以部分有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ)知識(shí)。根據(jù)不同專業(yè)對(duì)知識(shí)的需求及使用情況，可以將授課內(nèi)容分為三個(gè)層次。第一層次為全書詳細(xì)講解層次，其適用對(duì)象主要是食品類專業(yè)的學(xué)生，該類學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)的需求程度較高，化學(xué)知識(shí)在后續(xù)課程的應(yīng)用面積較廣。因此，可對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)三門課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全書講解；第二層次為部分講解和部分自學(xué)層次，該層次的適用對(duì)象主要是海洋科學(xué)類專業(yè)的學(xué)生，該類學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)有一定的需求，但其聯(lián)系又不是十分緊密，對(duì)知識(shí)的把握重在理解，而非以此為基礎(chǔ)的應(yīng)用；第三層次為側(cè)重講解和廣泛性自學(xué)層次，該層次的適用對(duì)象主要是水產(chǎn)養(yǎng)殖類專業(yè)的學(xué)生，該類專業(yè)的學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容需求較大，而其他化學(xué)內(nèi)容則僅限于簡(jiǎn)單的了解。因此，該層次的授課則側(cè)重于有機(jī)化學(xué)的講解與學(xué)習(xí)。

（二）授課模式的改革

教師應(yīng)根據(jù)各類別學(xué)生的專業(yè)特色及實(shí)際情況，逐漸轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂講授模式，將理論知識(shí)和專業(yè)需求及實(shí)踐情況相結(jié)合。此外，該類教學(xué)活動(dòng)的授課對(duì)象均是非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，這類學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)十分薄弱，所接觸到的化學(xué)知識(shí)也相對(duì)較少。因此，教師在授課過程中可以此為切入點(diǎn)，從生活實(shí)際出發(fā)，以知識(shí)理論聯(lián)系生活實(shí)際為基礎(chǔ)開展教學(xué)活動(dòng)，在講授基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（三）考核方式的改革

對(duì)不同層次的學(xué)生采取不同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，勢(shì)必要根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)內(nèi)容要求等合理設(shè)置考試方式，可以采取課堂作業(yè)、實(shí)踐情況及試卷考試按一定比重結(jié)合的方式給出學(xué)生的最終成績(jī)[3]。由于學(xué)生的教學(xué)層次不同，各類成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中所占的比重也應(yīng)不同，如對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)要求較多的專業(yè)，應(yīng)增大試卷成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)的比重；而對(duì)于側(cè)重知識(shí)理解的專業(yè)，則應(yīng)增加實(shí)踐及課堂作業(yè)在總成績(jī)中的比重。

三、結(jié)語(yǔ)

采取分類針對(duì)性教學(xué)，能夠結(jié)合我校的現(xiàn)狀實(shí)際考慮不同專業(yè)學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的需求，能夠做到因材施教，因?qū)I(yè)而教，與學(xué)生的發(fā)展及人才培養(yǎng)的需求相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何娉婷.淺談非化學(xué)類大學(xué)化學(xué)教學(xué)與大學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[J].時(shí)代教育,2009(2):122-123.

[2]陸時(shí)洪.大類招生下非化學(xué)專業(yè)《分析化學(xué)》課程分類教學(xué)模式探索[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2012,37(3):151-156.

第7篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué) 化學(xué)工藝學(xué) 理論教學(xué)

應(yīng)用科學(xué)是研究和說明特定的設(shè)備運(yùn)用于特定的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域的具體方法和具體程序的科學(xué)。應(yīng)用科學(xué)是理論科學(xué)和技術(shù)科學(xué)在生產(chǎn)和生活中的具體化和實(shí)際應(yīng)用[1]。

化學(xué)工藝學(xué)是一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在學(xué)習(xí)了化學(xué)基礎(chǔ)理論后所開設(shè)的一門應(yīng)用性課程。該專業(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)基本理論、基本知識(shí)和較強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能，能在科研機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校及企事業(yè)單位從事科學(xué)研究、教學(xué)工作及管理工作的專門人才。根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)，在開設(shè)化學(xué)工藝學(xué)課程時(shí)應(yīng)能充分將化學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)理論科學(xué)、技術(shù)科學(xué)對(duì)應(yīng)用科學(xué)的指導(dǎo)。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)化學(xué)工藝學(xué)所研究的內(nèi)容有較為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。能將基礎(chǔ)化學(xué)所學(xué)的知識(shí)與化學(xué)工藝學(xué)較好的銜接和運(yùn)用起來，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。對(duì)化工生產(chǎn)的基本原料、工藝過程、設(shè)備、環(huán)保要求有全面的了解。

一、根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)安排教學(xué)內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容與基礎(chǔ)化學(xué)密切相聯(lián)系

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)與化學(xué)專業(yè)相比，增強(qiáng)了應(yīng)用背景，是化學(xué)與化工的銜接，是化學(xué)學(xué)科在應(yīng)用方面的拓展，培養(yǎng)的是理工結(jié)合的應(yīng)用型人才[2]。本專業(yè)學(xué)生受到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，具有較好的科學(xué)素養(yǎng)，具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)的基本技能。因此，化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)滿足專業(yè)的特點(diǎn)。在教學(xué)內(nèi)容安排時(shí)，選擇典型工藝進(jìn)行較詳細(xì)的介紹。無機(jī)化工工藝部分以合成氨為教學(xué)重點(diǎn)。合成氨在化學(xué)工業(yè)發(fā)展中具有里程碑式的意義，它在幾大化學(xué)領(lǐng)域都有突出的發(fā)展。是化學(xué)理論與實(shí)踐結(jié)合的成功典范。“正是由于對(duì)氮、氫、氨體系化學(xué)平衡的研究，把熱力學(xué)理論推進(jìn)到了真實(shí)氣體高壓化學(xué)平衡的研究領(lǐng)域，在研究氨合成催化反應(yīng)速率方面，推動(dòng)了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。這些理論的形成直接指導(dǎo)了氨的合成。”[3]同時(shí)，合成氨在催化技術(shù)的應(yīng)用方面也為現(xiàn)代催化理論奠定了基礎(chǔ)，許多重要的催化理論概念如催化劑的活性中心、催化劑表面的非均一性、毒物作用及催化機(jī)理等都是在研究合成氨的反應(yīng)過程中確立下來的。有機(jī)化工工藝部分以烴類裂解為重點(diǎn)。以“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）和“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）總量計(jì)，約65%來自乙烯裝置，因此，常常將乙烯生產(chǎn)作為衡量一個(gè)國(guó)家石油化工生產(chǎn)水平的標(biāo)志。[4]烴類裂解工藝在反應(yīng)設(shè)備、分離系統(tǒng)、能量利用等方面都代表著最先進(jìn)的世界化工發(fā)展水平，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生工程理念，了解世界化學(xué)工業(yè)發(fā)展方向是非常重要的。

2.注重基礎(chǔ)理論與應(yīng)用相結(jié)合

將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合不僅僅是基礎(chǔ)理論知識(shí)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，對(duì)學(xué)生來講首先帶來的是思維模式的改變?；A(chǔ)理論是由概念、定律等建立起來的具有嚴(yán)密邏輯結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系。學(xué)生更擅長(zhǎng)從概念到概念，從公式到公式的思考模式。但實(shí)踐中有更為復(fù)雜的因素對(duì)工藝過程的選擇、工藝條件的確立、產(chǎn)品的分離等產(chǎn)生影響。在化工生產(chǎn)中對(duì)反應(yīng)的化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究是決定工藝條件的最重要的化學(xué)基礎(chǔ)理論。反應(yīng)的溫度、壓力、濃度、催化劑或其他物料的性質(zhì)以及反應(yīng)設(shè)備的技術(shù)水平等各種因素對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有重要影響[5]。在課堂教學(xué)中應(yīng)充分把化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí)與實(shí)踐中的應(yīng)用結(jié)合起來。例如在合成氨的生產(chǎn)中平衡氨含量是一個(gè)非常重要的參數(shù)，從平衡常數(shù)KP=PNH3/P0.5N2P1.5H2開始分析，到最終確立平衡氨含量XNH3/（1-XNH3-Xi）2=KPpr1.5/（1+r）2，分析此式不難看出總壓強(qiáng)P，平衡常數(shù)KP氫氮比r以及惰氣的含量都對(duì)平衡氨X的含量有影響。如不考慮組成對(duì)平衡常數(shù)的影響，當(dāng)氫氮比r=3時(shí)平衡氨含量具有最大值?？紤]到組分對(duì)平衡常數(shù)KP的影響，具有最大XNH3的氫氮比略小于3，隨壓力而異，約在2.68～2.90之間[6]。因此惰性氣體對(duì)平衡氨含量的影響必須考慮進(jìn)去。這是實(shí)施合成氨工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要理論依據(jù)，理論上的定性討論與實(shí)驗(yàn)上取得的定量數(shù)據(jù)完全吻合，滿足了定性與定量的統(tǒng)一，理論與實(shí)踐的統(tǒng)一[7]。在對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率分析中，基礎(chǔ)化學(xué)理論中對(duì)動(dòng)力學(xué)方程式的描述學(xué)生很熟悉，但在實(shí)踐的工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式與反應(yīng)控制步驟的研究、反應(yīng)溫度、催化劑等因素有密切的聯(lián)系，反應(yīng)所用的催化劑不同，反應(yīng)條件不同，則動(dòng)力學(xué)方程式也不相同，這使實(shí)際的動(dòng)力學(xué)方程式與基礎(chǔ)化學(xué)中所學(xué)習(xí)到的相差甚遠(yuǎn)。因此，通過課堂教學(xué)讓學(xué)生了解化工過程的復(fù)雜性。在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)化工過程對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)理論不是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。這也是工藝課程本身所具有的特點(diǎn)。

二、以化工生產(chǎn)過程及工藝流程為教學(xué)重點(diǎn)

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生已學(xué)習(xí)了化工原理，對(duì)主要化工單元操作的基本原理、過程、計(jì)算方法等有了系統(tǒng)的掌握。但對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程相對(duì)比較陌生，通過對(duì)具體工藝單元的介紹結(jié)合所學(xué)的化工原理知識(shí)，學(xué)生能歸納出工藝單元的共性，對(duì)工藝過程的結(jié)構(gòu)有一個(gè)概括的了解，并能對(duì)工藝流程有一定深度的認(rèn)識(shí)。

1.掌握通用反應(yīng)單元工藝的特點(diǎn)

化學(xué)反應(yīng)單元是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型來分類的。反應(yīng)單元僅是生產(chǎn)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。在教學(xué)中根據(jù)學(xué)科需要有選擇的介紹一些典型反應(yīng)單元。由于同一反應(yīng)單元有不少共性，通過對(duì)具體反應(yīng)單元工藝的學(xué)習(xí)使學(xué)生自覺的找出規(guī)律性的東西，這樣便于學(xué)生掌握所學(xué)的知識(shí)，也能很好的指導(dǎo)今后的科研、生產(chǎn)，做到觸類旁通。例如在學(xué)習(xí)了二氧化硫催化氧化制硫酸、乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷等后學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)氧化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，生成的副產(chǎn)物較多，對(duì)于烴類氧化還要防止造成深度氧化等特性。在找出反應(yīng)的共同點(diǎn)后，針對(duì)反應(yīng)單元的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中設(shè)備的要求、流程的選擇就有清晰的認(rèn)識(shí)。如氧化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)必須從安全的角度出發(fā)，對(duì)易深度氧化的反應(yīng)應(yīng)選擇有良好性能的催化劑以防止深度氧化的發(fā)生，等等。通過對(duì)反應(yīng)單元的學(xué)習(xí)比較使學(xué)生能更加靈活的運(yùn)用反應(yīng)單元工藝。

2.以化學(xué)反應(yīng)為核心，探索工藝流程的內(nèi)在聯(lián)系

工藝流程指工業(yè)品生產(chǎn)中，從原料到制成成品各項(xiàng)工序安排的程序。對(duì)于不同的化工產(chǎn)品其生產(chǎn)工藝流程也各不相同。但各流程都是圍繞著化學(xué)反應(yīng)這一核心問題展開的。如烴類裂解流程。根據(jù)裂解反應(yīng)吸熱、體積增大、裂解產(chǎn)物組成復(fù)雜、二次反應(yīng)的影響等特點(diǎn)，裂解反應(yīng)在高溫、短停留時(shí)間條件下有較高的產(chǎn)品收率。這一反應(yīng)特點(diǎn)，也決定了在對(duì)核心設(shè)備管式裂解爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足傳熱面積大、裂解管變徑，裂解管程數(shù)減少等的要求。從流程上來看，由于裂解產(chǎn)物組成復(fù)雜因此后續(xù)分離系統(tǒng)非常的龐大。從能量的利益來看，乙烯裝置的節(jié)能技術(shù)關(guān)鍵是使用最少的裂解原料和燃料得到最大收率的目標(biāo)產(chǎn)品，最大限度地回收裂解余熱，并將回收熱量合理分配到壓縮、深冷、精制各工段。優(yōu)化裝置蒸汽系統(tǒng)，合理利用蒸汽等級(jí)，節(jié)約能量，并可向界區(qū)外輸送能量[8]。因此，從化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)入手充分發(fā)現(xiàn)流程中各單元的內(nèi)在聯(lián)系，把握好問題的主線，這樣才能真正的對(duì)工藝過程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在實(shí)際生產(chǎn)中還要充分考慮如何以最少的消耗、最低的成本得到最高的生產(chǎn)效率制。在教學(xué)中要讓學(xué)生明確一個(gè)具體工藝流程安排不僅僅是生產(chǎn)實(shí)際對(duì)理論的檢驗(yàn)，更多的還要從社會(huì)的、經(jīng)濟(jì)的角度去作全面的考慮。雖然一般工藝過程的組成大致相同，但每種產(chǎn)品的生產(chǎn)還有特殊性。在講課時(shí)，抓住主要矛盾以展開，并著重于基本原理、基本知識(shí)和基本規(guī)律的講解，力求達(dá)到清晰、嚴(yán)格和準(zhǔn)確。

三、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是介于化學(xué)與化學(xué)工程之間的一個(gè)應(yīng)用理科專業(yè)，其任務(wù)是培養(yǎng)理工結(jié)合型的“用”化學(xué)的人才[9]。理論課的教學(xué)僅僅是學(xué)好這門功課的一個(gè)環(huán)節(jié)。要真正的掌握好這門課程還需要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。通過采用將多媒體、化工仿真實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)與化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)工程意識(shí)，提高分析和解決化工生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。同時(shí)，結(jié)合本地區(qū)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)用化學(xué)人才的需要不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。在科技發(fā)展迅猛的今天，應(yīng)讓學(xué)生了解更多化學(xué)的理論前沿、應(yīng)用前景、最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，以及化學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)睢?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]楊玉輝，現(xiàn)代自然辯證法原理[M].北京：人民出版社，2003，257

[2]李水清，梅平.應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革探索[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2008，31（6）：253-254.

[3]張家治，化學(xué)史[M].太原：山西教育出版社，2004，124.

[4]何細(xì)藕，烴類蒸汽裂解制乙烯技術(shù)發(fā)展回顧[J].乙烯工業(yè)，2008，20（2）：59-60

[5]米鎮(zhèn)濤，化學(xué)工藝學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006， 24.

[6]陳五平，無機(jī)化工工藝學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2007， 207.

[7]石啟英，合成氨的熱力學(xué)淺析[J].商洛師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），1996年第2期（第7卷，總第9期），37-38.

第8篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

一、重視案例教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)制藥工藝綠色化的感性認(rèn)識(shí)

采用綠色工藝、實(shí)行清潔生產(chǎn)是制藥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和必然選擇。為增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),授課中可以適時(shí)引入幾個(gè)經(jīng)典案例配合理論方面的講解,以期達(dá)到事半功倍的效果。美國(guó)女生物學(xué)家RachelCarson1962年出版了題為SilentSpring的專著。她告誡人們,DDT等農(nóng)藥的使用導(dǎo)致鳥類數(shù)量急劇下降,使萬(wàn)物復(fù)蘇的春天居然聽不到鳥鳴,成為“寂靜的春天”。該書揭示了環(huán)境問題的嚴(yán)重性,吹響了環(huán)境保護(hù)的號(hào)角。為了從化學(xué)和化工的源頭防止污染,以原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)為核心的綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。本案例可以讓學(xué)生體會(huì)傳統(tǒng)制藥業(yè)忽視污染控制、破壞生態(tài)環(huán)境,竟成了催生綠色化學(xué)、綠色過程工程的重要因素;綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的必由之路,綠色過程工程是過程工業(yè)發(fā)展的必由之路,從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)綠色過程工程原理與技術(shù)的自覺性。1984年12月3日凌晨,作為農(nóng)藥生產(chǎn)原料的光氣溢出到印度博帕爾市(Bhopal)的人口密集地區(qū),導(dǎo)致32萬(wàn)人中毒、2500人直接死亡的嚴(yán)重后果,業(yè)界由此得到一個(gè)減免使用劇毒原料的警示信號(hào)。調(diào)查顯示在事故發(fā)生時(shí),冷卻系統(tǒng)、溫度指示器、燃燒塔都不能起作用,這表明事故還與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、疏于管理等有關(guān)。此案例讓學(xué)生體會(huì)到要提高工業(yè)過程的綠色度,一方面要采用無毒、無公害的合成或天然原料,從源頭上盡量減少甚至杜絕污染和危害;另一方面,必須從工藝和設(shè)備兩方面著手,大力研究和開發(fā)從整個(gè)工程鏈中消減污染的綠色工程技術(shù),并強(qiáng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理,提升員工素質(zhì)。20世紀(jì)50年代,沙利度胺曾作為鎮(zhèn)靜劑用于緩解孕婦妊娠反應(yīng)。1961年發(fā)現(xiàn)服用外消旋的沙利度胺(反應(yīng)停)的孕婦產(chǎn)下了四肢呈海豹狀的畸形兒,累計(jì)致畸案例多達(dá)17000例,成為20世紀(jì)醫(yī)藥界最大的藥害事件。后來的研究表明,沙利度胺的致畸性是由(S)-異構(gòu)體引起的。此案例能讓學(xué)生體會(huì)產(chǎn)品的綠色化是綠色過程工程的重要指標(biāo),綠色化工產(chǎn)品應(yīng)對(duì)人類和環(huán)境無毒無害;若對(duì)映體具有不同的藥理活性,開發(fā)單一旋光異構(gòu)體藥物符合綠色過程工程原理。

二、用綠色過程工程原理引導(dǎo)學(xué)生改變傳統(tǒng)的工程觀念,培養(yǎng)學(xué)生的“當(dāng)代工程觀”

工程觀念的強(qiáng)弱和趨向直接決定著研究和工程技術(shù)人員的實(shí)踐能力,教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的工程觀教育,培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和工程思維。工程觀是人們關(guān)于工程活動(dòng)的基本理念,是認(rèn)識(shí)和進(jìn)行工程活動(dòng)的指南。在當(dāng)代學(xué)科交叉滲透的趨勢(shì)下形成的當(dāng)代工程觀是對(duì)傳統(tǒng)工程觀的揚(yáng)棄和超越。[4]傳統(tǒng)工程觀以科學(xué)理性和技術(shù)理性為主導(dǎo),而對(duì)人文理性和生態(tài)優(yōu)化較為忽視。當(dāng)代工程觀把工程理解為生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的生態(tài)社會(huì)現(xiàn)象,視生態(tài)環(huán)境為工程活動(dòng)的內(nèi)生因素,工程活動(dòng)不但受生態(tài)環(huán)境的制約,而且應(yīng)按照生態(tài)規(guī)律重塑生態(tài)活動(dòng)的方式。[4]這與綠色過程工程的內(nèi)涵一致,強(qiáng)化綠色過程工程教學(xué),有利于貫徹當(dāng)代工程觀教育,有助于培養(yǎng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有強(qiáng)烈責(zé)任意識(shí)并具有良好創(chuàng)新素質(zhì)的未來建設(shè)者和管理者?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)是研究、優(yōu)選符合大規(guī)模藥物生產(chǎn)的工藝路線和工藝條件,從而以最安全、最經(jīng)濟(jì)、最切實(shí)可行的方式完成藥物制備的一門學(xué)科。生產(chǎn)工藝研究按研究階段可分為實(shí)驗(yàn)室工藝研究、中試放大研究和工業(yè)生產(chǎn)工藝研究。該課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān),適宜強(qiáng)化工程觀念教學(xué)。朱宏吉、元英進(jìn)等指出,[5]制藥工藝學(xué)可指導(dǎo)學(xué)生完成制藥工程課程設(shè)計(jì)最基本、最核心的內(nèi)容,即工藝計(jì)算和工藝流程的組織,使學(xué)生將符合GMP要求的制藥車間工程設(shè)計(jì)基本原則、制藥設(shè)備選型與設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。筆者認(rèn)為,通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還應(yīng)該學(xué)會(huì)按當(dāng)代工程觀的要求,根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、環(huán)境友好的原則,選擇、優(yōu)化藥物及中間體的制備工藝。實(shí)踐表明,強(qiáng)化綠色過程工程教育,對(duì)學(xué)生在制藥工程課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文中選擇、設(shè)計(jì)綠色工藝具有非常突出的指導(dǎo)作用。據(jù)眾多學(xué)習(xí)過本課程的畢業(yè)生的反饋信息,不論他們是否從事制藥業(yè),都能自覺運(yùn)用綠色過程工程的觀念開展工程項(xiàng)目的開發(fā)、評(píng)價(jià)和實(shí)施,學(xué)生畢業(yè)后體會(huì)到了學(xué)習(xí)綠色過程工程原理的更大收獲。

三、強(qiáng)化綠色過程工程教育的教學(xué)設(shè)計(jì)

經(jīng)過多年的摸索,緒論部分教學(xué)中引入生命周期評(píng)價(jià)(LCA)、[6]原子經(jīng)濟(jì)性(AE)、[7,8]環(huán)境因子(EFactor)、[8-10]環(huán)境商(EQ)四個(gè)概念是必要的和可行的。[8-10]生命周期評(píng)價(jià)(LCA)是一種評(píng)價(jià)產(chǎn)品、工藝或活動(dòng),從原材料采集,到產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、使用、回用、維護(hù)和最終處置整個(gè)生命周期階段環(huán)境負(fù)荷的過程,是從“搖籃”到“墳?zāi)埂钡倪^程。它首先辨識(shí)整個(gè)生命周期階段中能量、物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放,然后評(píng)價(jià)這些消耗和釋放對(duì)環(huán)境的影響,最后辨識(shí)和評(píng)價(jià)減少這些影響的機(jī)會(huì)。生命周期評(píng)價(jià)是實(shí)施綠色過程工程的重要工具。掌握生命周期評(píng)價(jià)的概念有助于學(xué)生從產(chǎn)品整個(gè)生命周期綜合思考新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、新工藝開發(fā)和舊工藝改造,生命周期評(píng)價(jià)的概念為在授課過程中灌輸、剖析綠色過程工程原理提供了線索。傳統(tǒng)化學(xué)采用收率作為評(píng)價(jià)某化學(xué)反應(yīng)過程或某一產(chǎn)品合成工藝優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),這種做法已沿用了上百年。只注重收率往往會(huì)忽略合成中使用或產(chǎn)生的不必要的化學(xué)品,收率指標(biāo)難以反映廢物產(chǎn)生數(shù)量的多少,不足以完全反映原料的綜合利用效率。欲充分利用資源和消減廢棄物排放,只有使反應(yīng)物分子中的原子盡可能多的進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物中。B.M.Trost于1991年提出了原子經(jīng)濟(jì)性(AE)概念,[7]為評(píng)價(jià)化工過程提供了強(qiáng)有力的工具。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)處于綠色過程的核心地位。R.A.Sheldon提出了E因子和環(huán)境商(EQ)兩個(gè)概念分別用于快速評(píng)價(jià)反應(yīng)過程中廢物產(chǎn)生的數(shù)量和廢物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響。[9]R.A.Sheldon給出了傳統(tǒng)制藥業(yè)的E因子范圍常在25~100kg/kg,[8]遠(yuǎn)高于煉油和大宗商品生產(chǎn)行業(yè),這說明制藥業(yè)實(shí)施綠色過程工程技術(shù)任重道遠(yuǎn)且正當(dāng)其時(shí),強(qiáng)化綠色過程工程教育是制藥業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求。緒論部分在介紹綠色過程工程內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,著重辨析上述四個(gè)概念,生命周期評(píng)價(jià)為綠色過程工程教學(xué)提供了線索,其余概念則可直接服務(wù)于每一部分教學(xué)。依據(jù)制藥工藝學(xué)主要講授內(nèi)容,總體教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示,綠色過程工程教育是一個(gè)線索分明、重點(diǎn)突出的有機(jī)的整體。期望學(xué)生能夠?qū)W會(huì)科學(xué)的研究方法。例如,熱力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)概況的熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ),經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理,建立了幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù),通過“狀態(tài)函數(shù)法”,即在相同的始終態(tài)間,能動(dòng)地設(shè)計(jì)可計(jì)算的過程,解決了化學(xué)反應(yīng)的方向和限度問題。理想氣體、理想溶液是實(shí)際氣體、實(shí)際溶液的理想化模型,實(shí)際氣體通過逸度、實(shí)際溶液通過活度進(jìn)行相應(yīng)校正,可以簡(jiǎn)單地解決熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題。

(一)通過公式的推導(dǎo)過程,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S物理化學(xué)課程公式繁多。對(duì)于有代表性的公式,授課中用板書逐步推導(dǎo),一方面有利于學(xué)生理解和記憶,另一方面能教會(huì)學(xué)生處理問題的方法,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力。例如,在化學(xué)熱力學(xué)公式的推導(dǎo)過程中,每一步都可能引入限制條件,這種條件也是該公式的適用條件,使用過程中必須注意。在授課過程中,我強(qiáng)調(diào)它們之間的邏輯關(guān)系,注重學(xué)生思維的梳理。

第9篇：化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)工程普通化學(xué)課程教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）10C-0135-02

一、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)

生物醫(yī)學(xué)工程旨在運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)問題的新興、邊緣、交叉學(xué)科。其主要任務(wù)是：從工程學(xué)角度研究、解釋生物體特別是人體的生理、病理變化過程。其主要研究方向包括：生物系統(tǒng)的建模與仿真、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)與分析、生物醫(yī)學(xué)成像和圖像處理、電磁場(chǎng)生物效應(yīng)、腦科學(xué)與認(rèn)知、人工器官以及相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備的研制等。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是醫(yī)療衛(wèi)生健康、保健性產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)和動(dòng)力，它所帶動(dòng)的產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，世界各國(guó)都在不斷加大對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的投入。經(jīng)過本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生，不僅應(yīng)能夠在醫(yī)學(xué)中較熟練地運(yùn)用電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，而且還應(yīng)具備生物科學(xué)理論基礎(chǔ)以及醫(yī)工結(jié)合的研究和實(shí)驗(yàn)技能，以及醫(yī)療電子設(shè)備、醫(yī)學(xué)信息處理的初步開發(fā)、研究、應(yīng)用、維護(hù)和管理能力。本專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生擇業(yè)面寬，就業(yè)適應(yīng)能力強(qiáng)。畢業(yè)生既可以在醫(yī)療儀器行業(yè)從事新產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，又可以在醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部門比如醫(yī)學(xué)儀器、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與技術(shù)，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督部門，以及其他電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)等部門從事研究、開發(fā)、維護(hù)與維修、教學(xué)及管理等方面的工作。此外，本專業(yè)的學(xué)生還可以進(jìn)入生物醫(yī)學(xué)工程、電子信息工程、通信工程與技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方向繼續(xù)深造。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)要求知識(shí)方面：打好堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)，掌握寬厚的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)知識(shí)，具備寬廣而深遠(yuǎn)的科技視野、強(qiáng)烈的求知欲望、事業(yè)心和創(chuàng)新意識(shí)。

二、普通化學(xué)課程及其教學(xué)的基本要求

（一）課程的地位、性質(zhì)和任務(wù)

化學(xué)是在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的一門科學(xué)。在解決人類最關(guān)心的環(huán)境、材料、能源、醫(yī)藥保健、糧食增產(chǎn)、資源利用等問題中，化學(xué)科學(xué)處于中心地位。而普通化學(xué)則是化學(xué)的導(dǎo)言，它包含了現(xiàn)代化學(xué)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，是現(xiàn)代大學(xué)生應(yīng)該普遍掌握的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的重要部分，是高等院校非化學(xué)專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在一定程度上掌握一些必需的近代化學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并了解這些理論、知識(shí)和技能在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生具有應(yīng)用化學(xué)觀點(diǎn)分析生活、生產(chǎn)中的一些簡(jiǎn)單的化學(xué)問題的初步能力；為今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作打下一定的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)。

（二）課程教學(xué)的基本要求

通過對(duì)普通化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡以及原子、分子結(jié)構(gòu)等方面的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)；掌握一定的元素化合物的基本知識(shí)；掌握重要的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、性能以及一些重要的有機(jī)合成反應(yīng)；掌握分析化學(xué)基本原理和一些重要的化學(xué)、儀器分析方法；并了解化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、新材料的研究與應(yīng)用、能源開發(fā)與利用以及生命科學(xué)研究等領(lǐng)域的作用，為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程打下化學(xué)理論基礎(chǔ)。

三、普通化學(xué)教學(xué)改革的具體措施

（一）修改教學(xué)大綱

應(yīng)根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)方案，修改普通化學(xué)的教學(xué)大綱，并將本課程分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。理論課時(shí)為32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)為16學(xué)時(shí)。首先從普通化學(xué)課程的地位、性質(zhì)和任務(wù)來定位。普通化學(xué)則是化學(xué)的導(dǎo)言，它包含現(xiàn)代化學(xué)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，使學(xué)生掌握化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡；掌握一定的元素化合物的基本知識(shí)；掌握重要的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、性能以及一些重要的有機(jī)合成反應(yīng)；掌握分析化學(xué)基本原理和一些重要的化學(xué)、儀器分析方法；并了解化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)以及生命科學(xué)研究等領(lǐng)域的作用，為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程打下化學(xué)理論基礎(chǔ)。

為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，應(yīng)讓學(xué)生熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室的基本規(guī)則；培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、正確記錄和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的習(xí)慣；了解常用化學(xué)儀器的性能、使用和維護(hù)方法。同時(shí)，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力；促使學(xué)生逐漸養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和工作作風(fēng)，并初步具有獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及獨(dú)立分析、綜合問題的能力，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下：玻璃工操作實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）；離解平衡與沉淀一溶解平衡（2學(xué)時(shí)）；銅、鋅、銀、鎘及其離子的鑒定（2學(xué)時(shí)）；烴的性質(zhì)和鑒定（2學(xué)時(shí)）；粗鹽的提純（4學(xué)時(shí)）。

值得注意的是，理論教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的修訂，應(yīng)體現(xiàn)專業(yè)特色明確、重點(diǎn)突出、思路清晰的教學(xué)思路。

（二）探索新的教學(xué)方法

1.理論聯(lián)系實(shí)際。普通化學(xué)是非化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門基礎(chǔ)化學(xué)課，主要介紹化學(xué)學(xué)科基本情況，化學(xué)各個(gè)分支對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用，化學(xué)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)，化學(xué)與其他自然科學(xué)、工程技術(shù)學(xué)科的關(guān)系。因此，普通化學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容復(fù)雜、概念跨度大，需要與學(xué)生所學(xué)專業(yè)及實(shí)際情況有機(jī)結(jié)合起來。然而，在教學(xué)實(shí)踐中，本課程的教學(xué)課時(shí)不足，教學(xué)過程中，化學(xué)理論和化學(xué)與專業(yè)結(jié)合選擇是，教師往往容易顧此失彼，使化學(xué)教學(xué)演變成一堆化學(xué)名詞和專業(yè)術(shù)語(yǔ)的堆積，枯燥乏味。同時(shí)，學(xué)生重視度不夠、學(xué)習(xí)興趣不濃。但是化學(xué)知識(shí)在各種領(lǐng)域中不斷滲透，在日常社會(huì)生活中起著越來越重要的作用。面對(duì)實(shí)際問題，針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，教師可首先和學(xué)生進(jìn)行討論，解決如下問題：（1）學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。（2）學(xué)習(xí)的方法和習(xí)慣；告訴大學(xué)課程內(nèi)容多，上課進(jìn)度快、信息量大，并且輔導(dǎo)課和習(xí)題課少，要掌握好學(xué)習(xí)方法；設(shè)計(jì)了從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一引發(fā)思考一理論內(nèi)容一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一在線測(cè)試的教學(xué)路線。（3）學(xué)習(xí)精神，只有更加刻苦才有可能適應(yīng)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)。通過討論和示范，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以求達(dá)到最佳教學(xué)效果。

將普通化學(xué)中基礎(chǔ)部分的講授與中學(xué)化學(xué)教學(xué)良好接軌，在上課時(shí)首先回顧一下中學(xué)化學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，再引入新的知識(shí)點(diǎn)。在講例題的采用為“先示例、后解析”的方式。上實(shí)驗(yàn)課，采用實(shí)驗(yàn)前提問和預(yù)習(xí)，代替實(shí)驗(yàn)課先講實(shí)驗(yàn)原理和步驟的方式，要求、鼓勵(lì)學(xué)生預(yù)習(xí)和思考。在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。建議學(xué)校平時(shí)適當(dāng)開放實(shí)驗(yàn)室，為對(duì)化學(xué)感興趣的學(xué)生提供實(shí)際操作平臺(tái)。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣參加項(xiàng)目創(chuàng)新活動(dòng)，和指導(dǎo)教師一起選題，查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行科研活動(dòng)。當(dāng)然，也可結(jié)合其他課外科技活動(dòng)展開教學(xué)。

2引入實(shí)例。在實(shí)際的教學(xué)過程中，針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，可適當(dāng)引入生活和專業(yè)應(yīng)用中的具體實(shí)施例。課堂講授時(shí)，利用具體實(shí)例，引入每一章節(jié)內(nèi)容，再將每一章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容在學(xué)生深入挖掘的基礎(chǔ)上，將內(nèi)容分解成若干小問題或?qū)⑷舾上嚓P(guān)小問題合并起來，指導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想、討論思考、聯(lián)想歸納、比較總結(jié)本課程的目標(biāo)是系統(tǒng)講授化學(xué)基本理論和知識(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)，提煉基本，按需拓寬，注重實(shí)踐性和應(yīng)用性。

在講到酸堿時(shí)，可把知識(shí)點(diǎn)延伸，把電子舌知識(shí)和酸堿性結(jié)合起來。電子舌測(cè)量酸味時(shí)就是利用酸性，檢測(cè)出酸的濃度，也就是將酸的濃度通過化學(xué)傳感器轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱就能反映酸的濃度。同樣，電子舌檢測(cè)其他味覺，就是將其味覺物質(zhì)，通過化學(xué)傳感器轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的信號(hào)，通過信號(hào)的強(qiáng)弱來反映味覺物質(zhì)的含量，進(jìn)一步體現(xiàn)味道的內(nèi)涵。

可引入直觀形象的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)畫效果，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)反應(yīng)機(jī)理和抽象概念的理解；同時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)圖表，充分發(fā)揮各類圖形的優(yōu)勢(shì)。

3.突出重點(diǎn)，擴(kuò)大信息量。根據(jù)培養(yǎng)方案和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)，可將下列內(nèi)容列為普通化學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：熱力學(xué)的基本概念；蓋斯定律和標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)熵、標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能計(jì)算方法；化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判??；化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動(dòng)的規(guī)律及有關(guān)計(jì)算；分散體系的概念及分類；溶液的依數(shù)性；膠體分散體系的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)；弱酸、弱堿解離平衡；溶度積規(guī)則和溶解平衡；電極電勢(shì)的概念；用電極電勢(shì)的數(shù)據(jù)判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱及氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向和程度；配位體的相關(guān)概念及命名規(guī)則；核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性；四個(gè)量子數(shù)的取值及物理意義。教學(xué)難點(diǎn)為：化學(xué)反應(yīng)等溫方程式的應(yīng)用；相似相溶液原理；能斯特方程式的應(yīng)用；吉布斯自由能變、原電池電動(dòng)勢(shì)、氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系。根據(jù)重點(diǎn)和難點(diǎn)，可采取理論講解、PPT、板書和學(xué)生互動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)模式，講解后再讓學(xué)生來回答問題，加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的印象與理解，在原有知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大信息量。