本科物理化學(xué)2012

1、1仵博萬仵博萬TelelQQQQ：504076558504076558Email:Email:本 科http:/ 緒論、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、氣體02章 熱力學(xué)第一定律03章 熱力學(xué)第二定律04章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用 05章 相平衡06章 化學(xué)平衡07章 統(tǒng)計熱力學(xué)基礎(chǔ)08章 電解質(zhì)溶液09章 可逆電池的電動勢及其應(yīng)用10章 電解與極化作用11章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)（一）12章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)（二）13章 表面物理化學(xué)14章 膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)2011化工專業(yè)化工專業(yè)45X2學(xué)時理論學(xué)時理論18學(xué)

2、時實驗學(xué)時實驗介紹學(xué)科最新成果和應(yīng)用介紹學(xué)科最新成果和應(yīng)用1. 提高熱電廠的效率小改大2. 發(fā)展清潔能源，減少使用礦石燃料6.燃油中摻水 3. 從高碳經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟發(fā)展4.三次開采石油5.蓮花效應(yīng)與免洗布*物理化學(xué)思想7.軟物質(zhì)科學(xué)簡介1796-1832Carnot NLS 法國工程師 卡諾循環(huán)高溫存儲器低溫存儲器熱機hTWcThQcQ1. 如何提高熱電廠的效率hWQChhTTT80% 化學(xué)能 熱能 機械能 化學(xué)能 電能 機械能R60%I0% 4Ch1TT 電能RChh(473300)K36%473 KTTT 2. 火力發(fā)電廠的能量利用2001/1000g 度電煤I0% 2 高煤耗、高污染（S

3、、N氧化物、粉塵和熱污染） 火力發(fā)電廠的能量利用Chh67330055%673TTT4001/500 g 度電煤I0% 4Chh82330063%823TTT5505c218 10 Papc647 KT 普通加壓蒸汽的作功能力很差 要用亞臨界、超臨界甚至超超臨界的蒸汽 改進(jìn)鍋爐性能，增加脫硫、脫氮和除塵的設(shè)備/ Pap/ KTABCOfqPD273.16水的相圖水冰水蒸氣610.62CT超臨界流體cp 火力發(fā)電廠的改造利用 3. 熱電廠的能量利用 4. 發(fā)展清潔能源燃料電池 實用燃料電池越來越普遍燃料電池 用燃料電池的大巴燃料電池 用燃料電池的汽車標(biāo)志燃料電池 燃料電池的汽車生成的純水波音公司

4、第一架氫能源飛機5. Li 離子電池的工作原理負(fù)極正極鋰原子2 LiMnO石墨Li 充電Li 放電ee返回 二、開發(fā)新的清潔能源 王中林的發(fā)電纖維 走路、心跳和吹過的微風(fēng)都能用來發(fā)電，機械能被巧妙地轉(zhuǎn)化為電能。 這種新型“發(fā)電機”選用的是生物安全材料，整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電” 可以為隨身聽或者為一塊手機電池充電。 發(fā)電地毯 德國人利用摩擦生電的原理發(fā)明了一種能發(fā)電的地毯，他將發(fā)電線圈隨著地毯的花紋進(jìn)行巧妙的編織。 當(dāng)人踏在地毯上時即能發(fā)電，可作為冰箱、洗衣機及電視機等的能源，也可對蓄電池充電。 一位美國工程師也設(shè)計出一種發(fā)電地毯。將這種裝置埋在大街、車站、舞廳等公共場

5、所的地毯下，所發(fā)出的電可以用來照明和驅(qū)動電風(fēng)扇。 高達(dá)1000米，發(fā)電容量達(dá)到200MW，足夠20萬戶家庭使用 澳大利亞的太陽塔 熱能機械能電能 “煙囪效應(yīng)” 空氣被太陽輻射加熱后向塔底流去，并沿著“煙囪”上升，推動塔內(nèi)一組32臺、每臺發(fā)電容量為6.25MW的渦輪機而發(fā)電 塔底為70，塔頂為20，多余的熱能積聚在存儲單元中， 可以整天和整年不間斷地工作太陽能電池太陽能工廠(德國)北京太陽能綜合利用示范樓太陽能電池太陽能電池太陽能電池路燈草坪燈風(fēng)扇涼帽太陽能電池染料敏感太陽能電池太陽能電池染料敏感太陽能電池太陽能電池染料敏感太陽能電池太陽能、風(fēng)力協(xié)同海水淡化5元/噸左右 返回 三、 從高碳經(jīng)濟向

6、低碳經(jīng)濟發(fā)展/kPap/KTAO216.7CO2的相圖304超臨界流體5182CO (l)2CO (g)2CO (s)73001. 充分利用 減少環(huán)境污染2CO (g)超臨界流體的性質(zhì)： 1.超臨界流體的臨界壓力和溫度 壓力 溫度 H2O 218105 Pa 647 K CO2 73105 Pa 304 K CO2 無毒、無味、惰性、價廉，是理想的萃取劑超臨界流體的性質(zhì)： 2.超臨界流體的密度 (液體)= (氣體) 3.超臨界流體的黏度氣體黏度 擴散系數(shù)是一般液體的10倍 有很強的溶解能力超臨界流體萃取的優(yōu)點： 1.從天然產(chǎn)物中萃取中藥、飲料和保健品等有效成分，保持純天然，無有機溶劑殘留。 2

7、.萃取與分離兩工序合一，操作簡單， CO2 可以循環(huán)使用。 3.萃取速率快，生產(chǎn)周期短，同時進(jìn)行高壓滅菌。 4.無三廢，不污染環(huán)境，是綠色化工工藝。 是分離科學(xué)中有劃時代意義的科學(xué)進(jìn)步. 把溫室氣體作為資源利用，提供價格低廉性能優(yōu)異的降解材料多重意義，其生產(chǎn)是環(huán)境友好型的，能耗不高，基本無三廢 利用CO2資源制備聚碳酸亞乙酯和降解型聚氨酯泡沫塑料聚碳酸亞乙酯聚氨酯泡沫PEC-PU樣品 二氧化碳制生物降解塑料生產(chǎn)廠房 高碳經(jīng)濟是黑色經(jīng)濟2. 發(fā)展低碳經(jīng)濟 低碳經(jīng)濟是綠色經(jīng)濟 所謂低碳經(jīng)濟指的是在發(fā)展中排放最少的溫室氣體，同時獲得整個社會最大的產(chǎn)出。 要從高碳經(jīng)濟低碳經(jīng)濟無碳經(jīng)濟 發(fā)展低碳經(jīng)濟 房

8、地產(chǎn)開發(fā)商要積極展開低成本、節(jié)能建筑的研發(fā)，充分考慮采光、通風(fēng)等自然資源的利用，使用低成本節(jié)能建筑材料 用節(jié)能燈，空調(diào)提高1度，隨手關(guān)燈，少看電視，節(jié)約用紙，少用一次性物品等等 高達(dá)3200m，住100萬人，崔悅君設(shè)計盡管它目前仍處于構(gòu)想階段，但崔悅君更希望未來世界各地任何一個高密度盡管它目前仍處于構(gòu)想階段，但崔悅君更希望未來世界各地任何一個高密度的大城市都可以建一座這樣的的大城市都可以建一座這樣的“終極塔樓終極塔樓”，從，從 而徹底解決住房問題。而徹底解決住房問題。 “像樹一樣像樹一樣”吸收水和能量吸收水和能量 圓錐形外觀是從動物世界最高的建筑、非洲白蟻巢穴形狀受到啟發(fā)，并按照圓錐形外觀是從

9、動物世界最高的建筑、非洲白蟻巢穴形狀受到啟發(fā)，并按照空氣動力學(xué)設(shè)計的，令它雖然極高但依然能保持穩(wěn)定?？諝鈩恿W(xué)設(shè)計的，令它雖然極高但依然能保持穩(wěn)定。 “終極塔樓終極塔樓”的內(nèi)部能源設(shè)施全部按照仿生學(xué)原理而特別設(shè)計，令整座塔樓的內(nèi)部能源設(shè)施全部按照仿生學(xué)原理而特別設(shè)計，令整座塔樓就像一棵樹，可以直接從四周的湖水、陽光甚至空氣中吸收水和能量，從而就像一棵樹，可以直接從四周的湖水、陽光甚至空氣中吸收水和能量，從而不會對環(huán)境造成任何污染。據(jù)悉，不會對環(huán)境造成任何污染。據(jù)悉，“終極塔樓終極塔樓”四面被湖水環(huán)繞，而設(shè)計師四面被湖水環(huán)繞，而設(shè)計師崔悅君從樹木從根須吸收水分并運送到樹頂?shù)脑硎艿絾l(fā)，設(shè)計了一

10、種類崔悅君從樹木從根須吸收水分并運送到樹頂?shù)脑硎艿絾l(fā)，設(shè)計了一種類似的裝置，從而可以自動地將塔樓底部的湖水運送到塔樓高處。似的裝置，從而可以自動地將塔樓底部的湖水運送到塔樓高處。 “終極塔樓終極塔樓”表面覆蓋光電太陽能吸收板，從而將陽光轉(zhuǎn)化為塔樓所需要的表面覆蓋光電太陽能吸收板，從而將陽光轉(zhuǎn)化為塔樓所需要的大部分電能。而且，大部分電能。而且，“終極塔樓終極塔樓”還將使用一種還將使用一種“大氣能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)大氣能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”，利，利用塔樓頂部和底部的氣壓差來發(fā)電。此外，風(fēng)力渦輪發(fā)電機也將利用風(fēng)力為用塔樓頂部和底部的氣壓差來發(fā)電。此外，風(fēng)力渦輪發(fā)電機也將利用風(fēng)力為塔樓提供輔助電能。據(jù)設(shè)計師崔悅君

11、稱，整座塔樓提供輔助電能。據(jù)設(shè)計師崔悅君稱，整座“終極塔樓終極塔樓”就是一個大型的就是一個大型的生態(tài)系統(tǒng)，如同一座生態(tài)系統(tǒng)，如同一座“活著而且會呼吸的建筑活著而且會呼吸的建筑”。 塔身還安裝無數(shù)面反射鏡，可讓陽光直接照射到建筑中。塔身還安裝無數(shù)面反射鏡，可讓陽光直接照射到建筑中?！敖K極塔樓終極塔樓”每層每層都將修建開放式的花園陽臺，供塔樓居民休閑散步。塔樓的電動車都由丙烷都將修建開放式的花園陽臺，供塔樓居民休閑散步。塔樓的電動車都由丙烷和氫氣驅(qū)動，從而完全避免了內(nèi)燃機或者有毒廢氣排放。和氫氣驅(qū)動，從而完全避免了內(nèi)燃機或者有毒廢氣排放。美國華裔崔悅君自行設(shè)計的家崔悅君的靈感來自由白蟻的巢穴和古代

12、的傳說 迪拜太陽塔，高68層樓，利用太陽、風(fēng)和水能源的刀具式零能源消耗大廈，旋轉(zhuǎn)的太陽盾將為綠色植物提供陽光 在建的迪拜高塔，高650米 迪拜旋轉(zhuǎn)大廈有200個單位的公寓大樓可以旋轉(zhuǎn)，并用光伏陣列來捕捉陽光的能量進(jìn)行發(fā)電，一個星期將旋轉(zhuǎn)306度。 亞特蘭大最環(huán)保的寶瓶星塔，一座500英尺高的公寓，采用太陽能發(fā)電板與風(fēng)力進(jìn)行供電，并使用風(fēng)力渦輪機保持室內(nèi)的空氣清新 巴黎水上綠色環(huán)保大廈，采用太陽能光伏發(fā)電，使用風(fēng)力作能源，屋頂也進(jìn)行了創(chuàng)意的綠化，橄欖球與圓柱的設(shè)計，面積為2068平方米 英國零能源辦公大樓，建成最大的太陽能電池陣列，生產(chǎn)足夠的電力用于照明和空調(diào)等 大樓建筑面積超過7 萬平方米，可

13、容納5000多人 發(fā)展低碳經(jīng)濟 繼低碳之后，人們還提出了零碳經(jīng)濟，屆時世界將實現(xiàn)碳的零排放 商店里的商品標(biāo)簽上，不僅標(biāo)有價格、原材料、產(chǎn)地，而且還會標(biāo)明因生產(chǎn)這件產(chǎn)品而導(dǎo)致的二氧化碳排放量 在消費者眼里，這個指標(biāo)會和價格一樣重要，甚至更重要 到那時再沒有煙筒，汽車也不會排放尾氣，低碳經(jīng)濟是人們對一種生活方式的渴望和憧憬 美國和歐盟已撥巨款來研究在海洋和地層中埋藏二氧化碳的辦法。從理論上講，海洋和地層可以貯藏人類在幾千年間生產(chǎn)的二氧化碳。 英國東邊的國家石油公司的天然氣平臺年來每年向咸水（海底米處的地層）中注入萬噸二氧化碳。該公司將開采出的混合氣體先進(jìn)行分離，然后將二氧化碳注入到海底下含咸水的地

14、層中。 在埋藏二氧化碳的最大的挑戰(zhàn)是收集二氧化碳以及將收集到的二氧化碳運送到埋藏它的地點。 向天然氣礦井注入二氧化碳以置換出天然氣.3. 將二氧化碳埋葬掉返回四、 三次開采石油一次采油 在原油開采過程中，初次采油一般依靠地底壓力讓原油自噴而出 二次采油 此后，由于地下壓力減小，不得不往地下注水將油驅(qū)出 當(dāng)前，我國多數(shù)油田處于二次采油的晚期，每百噸采出液體中，含水量達(dá)噸 我國綜合原油采收率只有多一些；也就是說，有多的石油仍然留在地下無法采出 三次采油三次采油 三次采油技術(shù)就是利用物理、化學(xué)和生物等方法，把水驅(qū)難于開采的剩余油盡可能多地采出來，以提高原油采收率 一般是指往地下注入化學(xué)物質(zhì)，達(dá)到采油

15、的目的 大慶油田提出，力爭用15-20年的時間，形成以化學(xué)驅(qū)為主導(dǎo)，門類較為齊全的三次采油、四次采油技術(shù)系列 三次采油年產(chǎn)油量1000萬噸以上，穩(wěn)產(chǎn)至2020年 活性劑分子巖石表面石油三次產(chǎn)油原理三次采油液氦的界面張力最低，為0.37mN/m 超低界面張力采油 在苯水界面加油酸、油醇、NaOH，NaCl等物質(zhì)可以使界面張力低到忽略不計 用石油磺酸鹽加在采油的注水液中形成活性水，得到超低界面張力，提高采油量 大慶根據(jù)實驗室模擬結(jié)果，使用該產(chǎn)品及其獨有技術(shù)，每噸石油磺酸鹽可以提高原油產(chǎn)量多噸；可以將高滲油藏原油采收率提高至。 該技術(shù)成熟可靠、工藝合理、易于操作，處于國際領(lǐng)先水平。 運用這一技術(shù)，我

16、國大慶、勝利、遼河、華北等多數(shù)油田的采收率可以大幅上升，將對我國原油供給和能源安全產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。 這一技術(shù)不但可以在國內(nèi)采用，也可以走出國門，去搞國外大石油公司不愿搞的油田深度開發(fā)。這不但對于保障國內(nèi)石油供給意義重大，也有利于提高資源的利用效率返回肥皂分子5. 蓮花效應(yīng)與免洗布 洗滌作用 加活性劑將油污和基質(zhì)潤濕 增溶、從表面置換，使油污離開基質(zhì)表面 乳化、起泡、帶走油污，占領(lǐng)基質(zhì)表面 表面的防水與自潔作用蓮花效應(yīng)蓮花效應(yīng) 表面的防水與自潔作用 在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5-15微米細(xì)微突起的表皮細(xì)胞 表皮細(xì)胞上又覆蓋著一層直徑約1 nm的蠟質(zhì)結(jié)晶。蠟質(zhì)結(jié)晶本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有

17、疏水性，所以當(dāng)水與這類表面接觸時，會形成水珠。 由于植物葉子表面的不平整的細(xì)微結(jié)構(gòu)，使水與葉面的接觸面積更小而接觸角變大，因此加強了疏水性，同時也降低了污染顆粒對葉面的附著力。 表面的防水與自潔作用疏水作用疏水作用 表面的防水與自潔作用 表面的防水與自潔作用 表面的防水與自潔作用 通過化學(xué)蒸鍍法，將納米絲進(jìn)行地毯狀組裝。納米絲，免洗布 水在這種超級不易被水沾濕的納米絲上形成球形水滴 水滴迅速滑落，并將討厭的灰塵粒子帶走。 超雙疏性界面 由下到上、由原子到分子、由分子到聚集體，外延生長形成納米尺寸和幾何形狀互補的界面，使物體表面覆蓋一層氣體薄膜，起到疏水、疏油的目的。 表面的防水與自潔作用 在輸

18、油管的內(nèi)壁、各種建材、包裝材料、布匹等方面應(yīng)用有重大意義。返回6. 6. 燃油中摻水燃油中摻水水水包油 利用不同形狀的膠束可以制備不同形狀的納米粒子。油油包水反膠束 乳化與破乳乳化的應(yīng)用柴油加水乳化劑柴油2H O乳化油包水型柴油加水具備六大效應(yīng)1. 裂解增能效應(yīng)，高溫高壓下將水裂解出比柴油能量高3.52倍的氫氣參加燃燒；2. 自供氧效應(yīng)，裂解出的氧會起助燃作用，使燃燒更充分；3. 微爆效應(yīng)，水汽化時產(chǎn)生比自身大1700倍體積的蒸汽，會突破油膜使油再度霧化，從而更充分燃燒；4. 水煤氣效應(yīng)，水蒸汽與未能燃燒的CO轉(zhuǎn)化為CO2而大量放熱；柴油加水具備六大效應(yīng)5. 均熱效應(yīng)，水汽能有效地降低汽缸體局

19、部高溫而保護(hù)機體、減少摩擦阻力，減輕結(jié)焦；6. 環(huán)保效應(yīng)，摻水燃燒可降低CO2和NOx等煙氣的排放量30%以上。 可見，摻水燃燒有可靠的科學(xué)性。更寶貴的是在柴油中加入30的水和合成助燃劑，意味著替代了30%燃料油，從而具有巨大的節(jié)能、減排的意義。 返回69促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維（建濱教學(xué)法）（建濱教學(xué)法）7071。727374！75 767778何不微笑？何不微笑？798081v物理化學(xué)是以相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)內(nèi)容與符號作為信息交流物理化學(xué)是以相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)內(nèi)容與符號作為信息交流的工具，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會一些思維方式，學(xué)會思考和解決一些問題。的工具，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會一些思維方式，學(xué)會思考和解決一些

20、問題。物理化學(xué)中還有幾個基本的思維方式，我把他們總結(jié)為：物理化學(xué)中還有幾個基本的思維方式，我把他們總結(jié)為：v（1 1）學(xué)會并善于走彎路）學(xué)會并善于走彎路設(shè)計可逆過程；設(shè)計可逆過程；v（2 2）復(fù)雜問題簡單化，注重條件與結(jié)果）復(fù)雜問題簡單化，注重條件與結(jié)果推導(dǎo)只是幫助學(xué)生推導(dǎo)只是幫助學(xué)生更好的理解相關(guān)知識，不宜在教學(xué)中花太多的時間；更好的理解相關(guān)知識，不宜在教學(xué)中花太多的時間；v（3 3）簡單問題復(fù)雜化可以用于解決和研究一個問題的可行性）簡單問題復(fù)雜化可以用于解決和研究一個問題的可行性這是動力學(xué)、反應(yīng)基理研究的基本思路。這是動力學(xué)、反應(yīng)基理研究的基本思路。v（4 4）勢、表面等概念與生活中的概論相通）勢、表面等概念與生活中的概論相通多聯(lián)系有趣又能多聯(lián)系有趣又能幫助學(xué)生去理解。幫助學(xué)生去理