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工程热力学论文范文1
作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海?200090）
基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02
工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。
近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。
一、教学目标
根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。
二、教学改革采取的措施
教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。
1.教学方法的改革
（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。
（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。
讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。
改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。
鼓励同学撰写生活中应用工程热力学知识解决实际问题的小论文。指导学生关心身边的热力学现象，引导学生利用所学知识分析实际问题，鼓励学生构思的创新性。通过这一环节使学生充分理解热力学的方法，引起对相关领域的浓厚兴趣，加强对学生理论联系实际、提高科学素质，并且学生与老师互动、老师通过课外指导来因材施教。在2009年的试验过程中，绝大多数学生撰写了相关论文，达到了预期效果。
工程热力学论文范文2
关键词：热力学与统计物理 教学内容 教学方法 考核方式 材料物理专业
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0170-02
材料物理专业是材料科学与物理学的一个交叉学科，专业特点要求在课程设置上既有材料科学方面的课程又要有物理类课程。安徽工业大学材料物理专业于2003年开始进行筹划建设，2005年实现了首次招生。经过几年的探索、规划和实践，基本完成了专业定位和课程体系设置[1]，正逐步完善专业建设。现阶段，保留了量子力学，热力学与统计物理（以下简称热统）和固体物理学作为本专业的物理类必修课程。其中，热力学与统计物理是一门重要的专业基础课，无论对后续的物理类还是材料类课程的学习都起到承上启下的知识连接作用。本课程的设置目的使学生能够熟练掌握热力学和统计力学的基本原理和研究方法，逐步建立分析微观世界的思路和方法，训练学生严格的逻辑思维能力，培养演绎推理能力，提高解决具体问题的能力。
1 热力学与统计物理课程教学中存在的主要问题
热统课程内容由热力学和统计物理两部分组成。其中，热力学是研究热现象的宏观理论，它从若干经验定律出发，通过严密的逻辑演绎方法，最终给出系统的宏观热性质；而统计物理则是研究热现象的微观理论，它从微观粒子的力学规律出发，加上统计假设，获得系统的宏观性质。从内容上来看，热统课程的理论性强，教学内容繁杂。尤其，在当前高校推行素质教育和培养应用型人才的指导下，基础理论课课程教学学时均有不同程度的压缩。我校热统课程安排为40个学时，由此带来了教学学识少和教学内容多的严重矛盾。我们根据我校材料物理专业特色方向和后续课程，在热统教学内容上做出了适当的调整。
现行的热统教材理论性强，较适合理科生使用，缺乏较合适的工科材料类学生使用的热统教材。在组织教学中，我们以汪志诚编写的《热力学・统计物理（第四版）》作为主要参考教材[2]，同时综合了多本经典教材，如：胡承正编著的《热力学与统计物理学》，包景东编著的《热力学与统计物理简明教程》等[3～4]。根据我校材料物理专业培养目标和专业特色方向，本着“先进、有效、有用”的原则，对热统课程的教学内容应该进行认真清理与重构，形成适合本校实际的课程讲义。
在教学方法和考核方式上也应根据我校实际进行相应的改革。热统课程是一个理论性强的课程，其中的物理概念抽象，物理公式繁杂。安徽工业大学材料物理专业是在工科背景下成立并发展起来的，学生的数理基础相对薄弱，在学习的过程中会有些吃力。长期的教学实践告诉我们，如果采取传统的灌输式教学方法，只能使热统课堂教学枯燥无味，学生被动的接受知识，失去了学习兴趣，甚至对后续的专业课学习产生抵触情绪。另外，传统的闭卷考试常造成学生不重视平时的学习过程，期末复习只看教学课件，期待老师划重点，搞突击记忆。
针对上述现状，我们尝试着进行了教学内容，教学方法和考核方式的改革和实践。
2 教学内容的改革
2.1 优化教学内容
热统课程的热力学部分与先修课程，如大学物理、物理化学和工程化学基础的部分内容重复率较高。我们在充分了解本专业学生的先修课程和后续课程的教学内容后，对与其他课程有交叉重叠的部分进行了压缩和删减。比如：热力学部分的热力学基本定律，热力学函数，化学平衡条件，理想气体的化学平衡等都在先修课程里面作为重点内容进行讲授的。在实际教学时，只作复习性的简述或以学生自学的方式完成。但为保证热力学基本概念与规律的严格性与系统性，对重要的基本概念和定律还是进行重点讲解。通过这样的调整，节省了热力学部分的教学学时，加大了统计物理部分的学时讲授。统计物理是从宏观系统的微观结构入手，从内容上与量子力学和固体物理课程联系紧密，也为后续的计算材料学课程，甚至可为本科毕业论文工作提供前期的知识准备。在统计物理教学部分，将在先修课程中学习过的麦克斯韦速度分布率和能均分定理略讲；固体的热容量的德拜理论是固体物理课程的重点教学内容，在热统教学中，这部分只简单提及。经过这样的教学内容优化后，节省了课时，加强了课程之间的联系，提高了教学效率。
2.2 适当引入材料学科前沿内容
创新型人才的培养要求课程内容要体现先进性和现代化。通过合理的补充与热统课程相关的材料学和物理学最新的学术成就与进展，有意识的突出课程的广度，丰富和具体化基本理论内容。增加学科前沿内容，我们从两个方面进行。一方面是在讲授基础理论知识的同时，引入与该知识密切相关的科学技术发展的介绍。例如：在对温度和温标作复习简述的时候，介绍测温仪表和测温技术。电阻温度计，热电偶测温技术，红外测温技术等在后续的材料类课程学习，课程设计和实验及毕业论文工作是非常重要的一部分。在讲授气体的节流和膨胀过程一节时，介绍了获得低温的技术，以及与低温有关的材料性能的变化，超导电现象的发展历史及科研现状等；在讲授单元系的相变时，加强了对二级相变和临界现象的讲授，介绍了磁性材料，超导材料，超流体等方面的最新研究进展；在统计物理部分，介绍玻色-爱因斯坦凝聚的新进展，讲授统计物理部分的金属中的自由电子时，适当介绍计算材料学和计算物理方面的研究现状等。另一方面是通过鼓励学生现场听取相关的学术报告，或者观看相关报告的视频。通过前沿知识的适当引进，开阔了学生的视野，激发了学生的学习和科研兴趣，获得了较好的教学效果。
2.3 注重理论联系实际
材料类专业是应用性很强的专业，要求热统课程教学内容要体现实用性，加强理论与实际的联系。我们鼓励学生通过本科生科研训练计划（SRTP）和大学生创新创业计划的方式参与相关教师的课题研究，或者开设课程设计和实验。如在讲授相变的章节时，为了让学生加深对二级相变的理解，开设了高温超导转变的实验，巨磁电阻材料的相变实验等。组织学生参观学校相关的实验室，如参观计算材料实验室，使学生了解相图的理论计算方法，第一性原理计算及材料设计方法。经过这样的训练，学生对物理概念有了深入的理解，提高学生的应用能力，研究能力和创新能力。
3 教学方法和考核方式的改革
3.1 学生为主体，教师为主导
在组织课堂教学时，认真贯彻以学生为主体，教师为主导的教学思想，加强师生互动，争取使学生由被动接受知识变为主动探索知识。在课前，给学生预留思考题进行课前预习，让学生带着问题去听课，做到有的放矢。在组织教学时，对重点章节进行精讲，适时开展物理基本概念和基本问题的讨论，启发学生思考和推理。对相对容易理解的章节组织学生自学，或者制作成ppt课件，在课堂上讲解，教师在做总结式讲授。课后，要求学生独立完成作业和习题，以期加深对基本概念的理解和应用。
3.2 重物理思想 简化数学推导
在组织教学的过程中，重点讲解基本概念，突出物理思想。借助于多媒体教学，对于较抽象、难理解的概念和原理，可通过制作图文并茂的课件，或者观看相关视频的方式，使抽象的概念形象化，增强学生的感性认识。适当补充基本概念辨析题和思考题以促进学生对基本概念的深入理解和掌握。对于必要的数学推导，使用板书的方式进行详解和推导，留给学生足够的时间思考并跟上教师的思路。
3.3 考核方式的改革
考核是教学过程的主要环节之一，应具有实用性和针对性，并能体现学生的综合素质。我们在考核方面，加大了平时成绩的比例，增加了课堂回答问题，课堂讨论，撰写科研小论文等环节的考核。在期末的闭卷考试中，减少死记硬背的概念题和公式，把考核重点放在学生对基本物理概念的理解和基本理论知识的实际应用上。
4 实践效果
在教学实践中逐步形成了适合我校材料物理专业实际的热统课程讲义。实践证明，改革措施在缓解授课学时与教学内容的矛盾，拓宽学生知识面等方面效果显著。尤其，热统课程作为材料物理专业的前期先修基础课，对后续的课程学习起着承上启下的重要作用。通过上述的教学改革后，学生的学习积极性大大提高，热爱本专业的学习，踊跃参加SRTP和大学生创新创业的计划，甚至部分同学提前加入教师团队的课题组，对未来的工作或者继续深造充满信心。
参考文献
[1] 方道来，童六牛，夏爱林，等.材料物理专业定位及课程体系设置的探索[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2011（23）：104-105.
[2] 汪志诚.热力学・统计物理[M].北京：高等教育出版社，2010.
工程热力学论文范文3
的平衡态，则我在研究时没有能够写出大量的数学推理，更多的是逻辑分析，而且依赖已知的物理事
实。也许是我的水平不足，希望读者加以补充。
关于实验问题，理论有它的独立性，不会依附于实验。比如，狄拉克的磁的单极子理论，现在人
们没有人证实它。爱因斯坦在1905年发表的3篇论文，都是在以后几年才证实。我的思想只要内在逻
辑比原来好系就行。读者中间一定有实验物理学家，他们可以完成这项有意义的工作，并且可以设想
理论对人们的生产生活有什么影响。
作者：周伯利
题目：热力学第二定理的运用
提要:由于热力学第二定理存在局域性要求,在运用到存在远程相互作用(这里主要讨论电磁相互作用)的体系
时就会发生问题。（如果不存在远程相互作用，热力学第二定理是适用的。）
主题词：局域性 远程相互作用
1 理论逻辑部分
1。1两杯水里的热力学
> 热力学第二定理有许多表述,根据我的学习体会,描述为;孤立体系的热运动总是向着熵增的方向发展,并达
到熵极大,(稳定的平衡态)
> 热力学第二定理包含有两个内容:1,时间之箭的方向 2,时间之箭的目标
> 热力学第二定理对研究对象有个限制:孤立体系。下面的一个孤立体系，但是，热力学第二定理在运用上
却存在问题：> 桌面上有两杯水A B，水里悬浮有大量的电荷，外界对它们没有作用，可以把它们整体看
作孤立体系，由热力学第二定理得，体系应该有一个稳定的平衡态。我们从部分看：比如A，它受到B的
电作用，不能视为孤立体系，它有没有稳定态，就很成问题。同样B也是如此。同一研究对象，可能存在
不同研究结果，只能说明理论对于这样的研究对象存在先天不足。
> 这一体系有没有稳定态，得有物理方程确定，物理方程应该包含热和电
> 1 泊松方程
> 2 波尔兹曼方程 p=A*exp（qu/kT）
>求解方程是困难的，它是非线型的，从直觉上讲，有解的可能性小。
1。2普朗克熵理论的研究
下面是熵和热力学几率的关系的推导：普郎克发现孤立体系的熵和热力学几率存在单调的变化，猜测熵和热
力学几率存在如下关系：
S=f（W）
设体系有独立的两部分，
S---------体系总熵 S1-------1部分的熵
S2-------2部分的熵 W-------总几率
W1-----1部分的几率 W2-----2部分的几率
设S=S1+S2=f（W）
S1=f（W1）
S2=f（W2）
W=W1*W2---------（1）
通过微积分运算，得到
S=k*In（W）----------（2）（参阅王竹溪<统计物理学导论>第2版）
如果体系由无限独立部分组成，则S=S1+S2+S3+。。。。Sn+。。 Si是局域熵热力学第
二定理表示为：S1=S1max S2=S2max。。。。。（3）
以上推倒体现了热力学明显的局域性，也暴露了这种性质的力学本质：要求每个局域的
独立性，如果不独立，则
W=W1*W2---------（1）
不成立，则普朗克的推导就有漏洞，
实际上，世界上存在破坏这种局域独立性的现象，比如桌面上有两杯水，（可以看作总体系的两个部分，部
分的划分是任意的）水里悬浮有大量电荷，两杯水之间存在远程相互作用，独立性就没有意义，普朗克的熵
理论不能适用于这样的研究对象。
普朗克的熵理论的背景是热力学第二定理，普朗克提出
S=f（w）
原因为：孤立体系的热运动总是朝着熵增的方向发展，而热力学几率也是在增加，现在的体系不适用于普朗
克的理论，则也会不适用于热力学第二定理，我们知道，热力学第二定理要求平衡态的出现，平衡态的表示
为S1=S1max S2=S2max
这个体系中的局域独立性已经破坏，S1，S2没有意义。
1。3条件概率的研究
在电磁远程相互作用的体系不能用热力学第二定理说明。其中最明显的是整体几率与部分几率的关系：
W=W1*W2
不成立，从而普郎克的熵与几率的推导存在矛盾。
概率论中提供了一种叫条件概率的东西来说明两个几率事件的相互作用。比如；
明天下雨的概率是0.2,晴天的概率为0.8。如果是雨天，爬山的人占0.3,如果是晴天，爬山的人占0.7。那么
明天有百分之几的人要爬山呢
p=0.2*0.3+0.8*0.7=0.62
天气情况对人的出行有作用，但是人的出行对天气的几率是没有影响的，条件的几率是相对稳定的。如果人
的出行对天气变化有影响，你可以想象一下几率会是怎样？而我们要研究的热力学几率就是相互的。上面的
两杯带电水存在相互作用，状态之间的影响不是单向的。我们已经可以体会到其中的味道了
下面作一系简化计算：
设想体系1（杯子1）只存在两个状态A B 。体系2（杯子2）存在两个状态C，D。
两个体系的存在相互作用。我们让体系1处于A状态，体系1激发的场
会影响2。C，D的几率(几率的设定只有数学意义。即满足0.2+0.8=1)
P(c)|A=0.2
P(d)|A=0.8
同样有
P(c)|B=0.3 P(d)|B=0.7
P(a)|C=0.4 P(b)|C=0.6
P(a)|D=0.5 P(b)|D=0.5
那么ABCD四个状态的几率为多少。我们社Xa，Xb，Xc，Xd，就有
0.4*Xc+0.5*Xd=Xa
0.6*Xc+0.5*Xd=Xb
0.2*Xa+0.3*Xb=Xc
0.8*Xa+0.7*Xb=Xd
化解得到
Xa+Xb=1
Xc+Xd=1
几率不可求出。
你可以设想有许多的电子，状态有很多，可以将体系分为很多部分，分析出的结论是一样的。
数学具有数学逻辑的自由性，显然可以包含热力学几率的具体情况。
2。 具体的列子
2。1 静电平衡的研究
电荷在导体表面分布不均，到底会不会产生扩散呢？
有位老师说：不会，扩散只适用于中性的物质，对电荷是不适用的，因为电荷受到强大的电场力的作用。另
外他说，导体上的电荷分布满足最可几率分布（热平衡分布）。
我认为：1，扩散定理并没有强调它不适用于电荷，它的提法破坏了物理定理的普遍性； 2，电荷所受的电
场力垂直于导体表面，而电荷分布浓度梯度沿导体表面存在，显然电场力不会影响沿表面的扩散。3，我读
过热力学方面的著作，我没有看到过有关用统计力学方法推倒静电平衡电荷分布的，热力学统计理论发展
了100多年，热学家没有去研究经常的事实，是一种疏忽吧。
如果用热力学的统计理论去推导静电平衡电荷分布，必然电荷分布是温度的函数，因为统计力学的形式为：
p=A*exp（-E/kT）
统计出的结论与温度大大有关。事实并不如此，只能表明静电平衡事实不能满足平衡态的统计理论，他不可
能达到热平衡态 。
在我看来，电荷是可以扩散的，扩散会影响电荷分布，扩散随温度的升高而变大，则30度的电荷分布与50度
的不同，而等势分布是唯一的，不能适应温度的变化，所以带电的导体上必然存在电势差；另一方面，单单
存在扩散电流必然导致电荷均匀分布，事实并不如此，证明存在一种矛盾的运动，带电的导体上存在电势差，
电势差引起传导电流可以与之“平衡” 。一般情况下，导体所带电荷相比于导体自身的正负电荷来说是太少
了。引起的电势差太小。等势之说只具有工程意义，不具有理论意义。静电平衡的电荷分布是一个未知数
进一步分析扩散存在表面，扩散的方向必然与电场力的方向相反（电势差引起传导电流可以与之“平衡”）
则电荷的动能会减少，温度降低，电势差不会只存在于表面，导体的内部存在传导电流（欧姆电流），温度
会上升。
读者听了一定会觉得太难令人置信，但是我们在前面已经说明了那么多的理论逻辑的问题，注意这里的导体
表面电荷存在远程相互作用，带电导体不会达到热平衡。
我们应该相信理论所确信的东西是真实的。现在所应该作的应该是实验证明。
2。2电荷布郎运动对导体的影响
图中容器内带电尘埃q，带电尘埃在空气中做布郎运动。容器附近有一导体。
导体处在激发的电场中，会发生静电感应，q的位置不断变化，静电感应（感应电流）不能停止。感应电荷分
布不可确定。实际上，空间的电场是在不断的变化，由前面的结论可知，这一体系不存在稳定态。
有两点与现有热力学不符：1感应电荷分布不可确定，意味着导体的宏观表现不是唯一的，现有热力学认为：
孤立体系的平衡态的宏观表现是唯一的，（容器，导体，q组成孤立体系）；2感应电流的本质是传导电流，
会产生热量，导体温升，能量来自于的布郎运动，容器温降，布郎运动不会停止，这种单向能量输送不会停
止，不需要温差的先决条件
---------------------
> |...................|
> |.........+.........| 容器
> |...................|
> |___________________|
> ..**************
> ****************** 导体
> ..**************
2。3为什么不能将热力学第二定理简单应用到宇宙，
19世纪，克劳修思将热力学第二定理运用到宇宙上，得出宇宙最终会达到热寂的状态。事实并不如此，宇宙
的有序运动没有减少的迹象。我们的课本上说，不能将有限时空中的规律运用到无限时空中，为什么不能，
书本没有说明。有的作者甚至说热寂说是唯心论，这西都没有用物理学自身的逻辑去说明问题，下面我将分
析热力学第二定理的局限性来说明这个问题。
工程热力学论文范文4
关键词： 物理化学 实验课程 教学思考
物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系入手，探求化学变化的基本规律的一门科学。其内容除涉及无机化学、有机化学、分析化学的知识外，还与物理学、高等数学和生物化学等知识密切相关，是医学检验、药学、药剂、制药工程专业基础课程和专业课程之间的桥梁和纽带［1］，对于学生科学思维、综合专业素质的培养与提高起着至关重要的作用。但对医学院校的学生来讲，物理化学具有理论性逻辑性强、内容抽象、公式多且推导过程繁杂等特点［2］，加之教学改革引起课程调整后，课时少、内容多的矛盾比较突出，因此在教学过程中学生往往觉得枯燥、难学，缺乏学习兴趣，教学质量难以提高。为改变现状，我就增强学习效果、提高教学质量进行了深入思考，并在物理化学课程的教学实践中加以尝试，取得了较好的教学效果。
1.理论联系实际，持续激发学生学习热情
物理化学理论抽象、概念和公式较多，如果在授课时仅仅教会学生如何应用概念、公式去解题，学生往往就会感到既难学又没有实际应用价值，缺乏学习热情。因此，要提高学生学习物理化学课程的积极性，在教学中就应注重理论联系实际，将抽象的物理化学原理与专业知识结合起来，特别是通过一些精选的案例来说明学好物理化学对搞好专业学习的重要性，以此激发学生学习兴趣，提高学习热情。如：在热力学章节中，介绍可应用化学热力学的知识来确定药物合成的反应路线，判断和分析反应的可能性；在相平衡章节中，介绍可以利用熔点来检测药物的纯度，根据低共熔相图固体分散物知识来改良剂型提高药物在体内的吸收［3］；在电化学章节中，介绍可应用电化学知识进行药物的合成和杂质分析；在化学动力学章节中，介绍化学动力学在药物吸收、代谢等，以及药物的贮存期和稳定性等方面的广泛应用［4］；在表面现象章节中，介绍开发治疗胆结石的新药研究；在胶体章节中，介绍利用胶体粒子带电的特性通过电泳方法分离体液来判断人体的某个器官是否病变等。
2.结合专业特点，不断优化教学内容
物理化学作为药学等专业的重要基础课程，教学改革后课时少、内容多的矛盾尤为突出。因此，在授课中应根据教学对象的专业特点，按照“实用为先，够用为度”的原则对教学内容进行调整优化。一是避免教学内容重复。在教学实践中，在不影响知识系统性的前提下，将无机化学所讲授的与物理化学内容相同的部分略讲或不讲［5］。比如体系与环境、热和功、反应速率与反应级数等概念，以及盖斯定律的应用、平衡常数与浓度计算、能斯特方程等基本计算，两门课程中的这些内容基本相同，因此物理化学的讲授应注重以上知识的理论依据而不是理论的应用，这样既避免了重复教学又使学生明确了学习重点，用较少的课时取得了较好的教学效果。二是降低理论深度。如化学热力学部分，不讲述热力学函数之间的关系，强调热力学的研究方法，注重宏观的始终态的变化和理想化的研究；多组分体系的热力学函数关系突出实际应用中一加一不等于二的现象，并作为难点进行讲授；相平衡部分主要涉及单组分、双组分、三组分的液相体系研究；化学动力学部分教学重点在于简单级数反应的速率方程的特点及温度对反应速率常数的影响，复杂反应和催化反应则略讲，反应速率理论不做讲授；电化学部分主要集中在溶液理论及应用，对化学电池则可简单介绍热力学函数与电池电动势的关系。表面现象侧重于溶液体系，双电层理论不做要求；大分子溶液主要掌握一些概念和应用。三是革新实验内容。长期以来在物理化学实验教学中，大部分实验为注重训练学生实验操作和学习有关数据处理方法等方面能力的实验，与学生所学专业联系不紧密。因此，要真正增强物理化学教学总体效果，就必须对实验教学内容进行大胆的改革。一方面精简一些内容重复的实验。如在测定反应速率常数的实验中，可舍去乙酸乙酯皂化反应和H2O2分解反应速率常数的测定，而只做旋光法测定蔗糖转化反应速率常数实验［6］。另一方面改进一些与专业联系不紧密的实验。如利用凝固点降低法测量萘的分子量的实验可改为测量葡萄糖的分子量，同时还可利用该实验的原理和方法测定中药注射液的渗透压等［7］。
3.紧贴教学实际，不断改进教学方式方法
教学中，要结合不同的教学内容和学生实际，适当采用不同的教学方式或方法，增强教学效果、提高教学质量。一是深入剖析基本概念和重要定律。在课堂讲授中，应对一些重要的基本概念和定律首先给出准确的概念，然后由浅入深、由表及里逐步展开，使学生理解透彻。如在讲热力学能时，首先明确给出热力学能的定义，其次讲述热力学能的性质及决定热力学能的因素，最后总结出正确理解热力学能要注意的几个方面。二是将理论深、逻辑强、抽象难懂的内容直观化、实用化和简单化。根据学生的思维特点、接受能力及培养目标，将一些抽象、理论性逻辑性较强的概念、定律及公式用文字、图、表等方式形象、直观地表现出来，降低难度和深度，并加以对比、归纳和总结，将学生注意力转移到公式、定律的适用条件、应用范围及相关物理意义上来，帮助他们掌握理解、融会贯通、加深记忆。三是合理使用现代化教学手段增强教学效果。传统的板书加讲授的教学模式，对于物理化学课程中理论和公式的教学效果较好，学生能跟上讲课节奏，理解深入、记忆深刻。但是物理化学是一门实验性学科，有些教学内容用传统教学方式很难表达或无法生动直观地显示出来。而多媒体作为一种现代化的教学手段具有利用图、文、声、像来创设生动教学情境，使抽象的教学内容具体化清晰化的特点，能有效克服传统教学方式的弊端，大大增加课堂信息量，从而提高教学效率，增强教学效果。因此授课中要结合教学内容，合理运用多媒体和传统教学手段，充分利用其优点增强教学效果、提高教学质量。
参考文献：
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［2］赵小菁，华瑞年，张树彪等.非化工专业物理化学教学方法改革的探索［J］.化学世界，2009，（12）：755-757.
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工程热力学论文范文5
关键词：热经学分析；以煤气化为核心；多联产系统；应用
中图分类号：F4文献标识码：A
一、引言
立足于我国以煤为主的能源结构，在发电行业里发展了多种清洁煤技术，其中以煤气化为核心的多联产系统是解决我国未来可持续发展的方向之一。
多联产系统是一个非常复杂的系统，主要的产品输出有两种形式：化学品和电力资源。化学品的化学能与输出电力的电能，品位不同，单位(火用)价格不同。如果将两者等同起来可能只会得到尽量提高系统热力学效率的片面结论，为此需要将(火用)与经济结合进行分析――(火用)经济学分析。(火用)经济学分析的依据是热力学与经济学结合的原理，在合适的热力学量度（热效率、(火用)效率）与资金支付方面寻找一种最佳关系，使产品的能耗最低，单位成本最小，经济效益最佳。
二、热经济学分析在多联产系统中的应用
本文输入输出的(火用)分析表明：气化炉单元的(火用)效率为85.27%；净化、变换与甲醇合成单元的(火用)效率为85.08%；发电单元的(火用)效率为42.41%。其中，入口单元煤的化学(火用)为27，557.7kJ・kg-1coal。
在甲醇合成单元中，提高未反应气的循环率可以提高系统的(火用)效率。然而，在合成甲醇单元中，未反应气的循环率的提高势必增加甲醇合成单元及其后续单元中各设备的负荷，导致设备装置增大，投资成本和运营成本增加。从热力学角度分析多联产系统，只能得到系统能量利用的合理性，但系统(火用)效率高并不代表经济上的最佳。因此，需要热力学分析与经济学分析结合起来的(火用)经济学分析法，分析甲醇合成单元中分流器分流值f对系统经济性和(火用)效率的影响，寻求最优值。
为了分析工艺参数（循环率f）对系统各单元的影响，在保持多联产进料煤不变的情况下，通过改变f值对甲醇合成单元进行模拟。其中，f=0表示合成气一次通过，而f=0.6表示合成气通过合成塔后未反应的原料气60%返回合成塔，以提高甲醇产量。随着f值的增加，气体流量也相应的增加。若其他操作条件保持不变，为了保证循环物流的输送和甲醇合成的转化率，甲醇合成单元中的设备也相应增大。本文通过多项式回归，以合成气一次通过（f=0）甲醇的产量为准，然后将不同f值时的气体流量与之相比，得到装置放大倍数与f值的代数关系式为：
F1＝326.576×f5-662.539×f4＋471.843×f3-134.908×f2+13.939×f+0.9184
装置放大（缩小）倍数主要是涉及非能量费用（主要包括初投资折旧费、运行管理费及维修费）。可以说，循环率f越大时增加了设备的损耗，从而放大了非能量费用；但对发电单元却正好相反，循环率越大，未反应气体通过分流器继续循环，进入发电单元的合成气相应减少，从而减少了设备的损耗，缩小了非能量费用。而发电单元的发电量与f值的代数关系式为：
F2＝－105.132×f5＋317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679
改变甲醇合成单元中分流器循环率f的值，甲醇产量会随着f值的升高而增加。合成气的(火用)转化产物甲醇的转化率随f值的变化关系式为：
F3＝6.9413×f5-20.1406×f4+22.419×f3-11.9558×f2+3.1119×f+0.4456
同理，随着f值的增大甲醇单元排放出来的燃气（未反应气）量降低，未反应气的(火用)值占进料合成气的百分比随f值的变化关系式为：
F4＝－105.132×f5+317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679
本文参照产品的市场价格，计算产品的单位(火用)成本，然后以系统的利润最大化为目标，用mathematica建立多联产系统的(火用)优化方程。通过优化求解，寻找系统(火用)效率和经济效益的最佳关系，使产品的能耗最低，单位成本最小，经济利益最大。按照成本方程和(火用)平衡方程，该多联产系统的优化方程，如下所示。
目标方程为：max profit=Exc-Exc-Z
式中，Ex为系统输出的第i种产品(火用)；Ex为系统输入的第j种燃料(火用)；c和c分别表示输出产品和输入产品的单位(火用)价格；Z为系统中初投资折旧费、运行管理费及维修费等各项费用的总和；profit为该系统的利润。
上述目标方程的约束方程为：
①EX3=F3×EX2
②EX4=F4×EX2
③EX5=0.4241×EX4
④EX2=0.8527×EX1
⑤EX1=27557.7×6×107
⑥Y甲醇=F1
⑦Y发电=F2
⑧Z甲醇=Z甲醇0×（Y甲醇）0.62
⑨Z发电=Z发电0×（Y发电）-0.62
式中，EX1表示年投入煤化学(火用)；EX2表示气化炉单元出口的(火用)值；EX3表示甲醇合成单元甲醇的(火用)值；EX4=表示甲醇合成单元未反应气体的(火用)值；EX5=表示发电单元电的(火用)值；Zi0表示f=0时第i单元的设备投资折旧费、运行管理费及维修费等各项费用的总和，为了简化经济计算，假定设备的残值率15%，设备折旧费按25年直线折旧计算，年度设备维修费占设备初始投资的0.5%，设备管理费占设备初始投资的1%。原料煤的(火用)价C1为6.5317×10-6元/kJ，产品甲醇的(火用)价C3为2.368×10-4元/kJ，产品电的(火用)价C5为1.6651×10-5元/kJ。Shell气化炉日处理煤250～400t，若取300t/天，每年按200个工作日计算，则年处理煤共6×107t。合成气单元、甲醇合成单元和发电单元设备的初始投资分别为39，705万元，77，866万元，发电设备的单位造价1，400元/Kw。具体的计算过程可从下面的计算得出。把上述计算代入各方程，通过运筹学的线性规划求解可求算出目标方程的最优值。
从前面的(火用)分析可知，要增加化学品甲醇的产量或提高系统的(火用)效率，必须加大甲醇合成单元尾气的循环率，即提高f值。然而，提高尾气的循环率，则会增加甲醇合成单元及其后续单元中各设备的负荷，导致投资成本和运营成本增加。本文建立的多联产系统热经济优化模型是在mathematica中实现，通过调用mathematica的求最大值函数，得到最优的f值为0.7173，此时系统的利润额最大，为22，860万元。
三、结论
热经济学分析是将系统用能的合理性和经济效益综合起来评价的方法，具有很强的实际应用意义。本文将(火用)分析与经济分析相结合，建立多联产系统的热经济优化模型，通过模型的优化求解，得出甲醇合成单元中循环率f的最优值为0.7173，此时系统的利润额最大，为22，860万元。
（作者单位：北京化工大学）
主要参考文献：
[1]倪维斗，李政，薛元.以煤气化为核心的多联产能源系统――资源/能源/环境整体优化与可持续发展[J].中国工程科学，2000.2.8.
工程热力学论文范文6
USA(Ed.)
Continuous Advances in
QCD 2004
2004,588 pp.
Hardcover $ 128.00
ISBN 981-256-072-6
World Scientific
T.格吉塔 编
威廉・I・法恩理论物理研究所2004年5月31~16日举行了“量子色动力学中的持续进展2004专题讨论会”。本次讨论会聚集了这个领域中的60多位一流专家，讨论了在量子色动力学和非阿贝尔规范理论方面的最新成果，最热门的课题包括：对五夸克实验证据的讨论；与在RHIC中正在进行的实验有关的极端条件下的强相互作用；由新的弦论引起的对规范理论的研究。涉及微扰和非微扰动态特性、重强子的衰变、拓扑场结构以及超对称。
全书共收录50篇论文，被分为六个部分，分别为：1.微扰与非微扰量子色动力学；2.重夸克物理学；3.奇异的强子；4.高温和高密度下的量子色动力学物质；5.拓扑场结构；6.超对称与理论方法。部分论文为：广义部分子分布的研究；量子色动力学的狄位克谱与户田点阵；作为量子色动力学模板的共形对称；量子色动力学的变分考虑；重子INc；夸克相关与单自旋不对称；软共线因子化与BXsγ速率的计算；半轻子夸克衰减微扰描述的状况；极化右手电流与BVV中的CP破坏；重强子的寿命；在丢失能量的BS转变中寻找暗物质；手征孤立子的夸克结构；手征孤立模型预测了五夸克吗？在I/Nc扩展中的重子奇异；处于沸点的量子色动力学：在RHIC中产生的重子告诉了我们什么？禁闭与手征对称；非均匀色超导性；杨-米尔斯热力学的解析方法；非交换孤立子与瞬子；场论中的呼吸子；量子非阿贝单极子；量子色动力学中的新拓扑结构；强耦合规范理论中的黏度；平面等价：从类型O的弦到量子色动力学；规范理论振幅，标量图以及纽量空间；弱超对称与它的量子机理的实现；汤川理论的非微扰解与规范理论；二维非交换空间中的费米子理论；N=2超对称理论中的非阿贝尔保形真空；卡西米尔效应的光学方法；正处于十字路口；此时此地基础物理永恒的问题等。
本书代表了量子色动学研究的前沿，是一本对高能物理学领域的研究人员和研究生有用的参考资料。
胡光华，高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)
