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工程熱力學論文范文1
作者簡介：裘薇（1976-），女，浙江臨安人，上海電力學院能源與環境工程學院，講師；朱群志（1972-），男，浙江臺州人，上海電力學院能源與環境工程學院，教授。（上海?200090）
基金項目：本文系上海市教育委員會重點課程建設項目（編號：20105302）的研究成果。
中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）21-0062-02
工程熱力學是研究熱能和其它形式能量（特別是機械能）相互轉換規律以及提高能量轉換效率的一門學科，是熱能與動力工程專業的一門必修的主干專業基礎課程，也是學生開始接觸的第一門和熱能工程有關的課程。工程熱力學不僅為學生學習相關的專業課程提供必要的基礎理論知識和基本技能，也為學生日后從事熱能利用、熱設計、熱管理和熱控制等方面的專業技術和科學研究工作打下必要的理論基礎。
近幾年，隨著學校的不斷發展，上海電力學院先后開設了“熱動卓越工程師班”、“電廠自動控制”、“電廠測控”、“電廠核電”新專業和獲得了“熱能工程”碩士點的授予權。為了適應新時期人才培養及“085工程”的需要，教師除了繼續承擔“熱動專業”的“工程熱力學”教學任務外，還將面向“電專業”和研究生開設不同層次內容的工程熱力學課程，因此，為了提高本課程的教學質量，有必要對“工程熱力學”課程教學方法及手段開展更高層次的研究工作。
一、教學目標
根據專業人才培養的需要，“工程熱力學”課程的教學目標是通過本課程的學習，應使學生掌握工程熱力學的基本理論和基本知識，受到較強的基本技能訓練，能正確進行熱力過程和熱力循環的分析和計算。教學方向定位于基礎科學理論與工程實際之間的橋梁，著重培養學生應用基礎知識解決工程實踐問題的能力，為后續專業課的學習奠定堅實的理論基礎。課程的特點是：將工程熱力學作為一個整體來組織教學，并借助于現代教育手段、密切結合實驗與專業課程，進行完整、系統的教學。
二、教學改革采取的措施
教學方法和教學手段的改革是服務于課程體系和教學內容的改革，它是實現教學目標的重要措施。”工程熱力學”課程的邏輯性很強，各部分內容又交叉滲透，一環扣一環，而且概念抽象，是一門難教難學的課程，所以在教學的過程中，需要注意教學的方法和手段，使學生能較好又容易地理解教學內容。
1.教學方法的改革
（1）開展教學研討活動，理解教學思路。通過開展多次教師試講活動，對本課程的教學目標、教學要求、教學方法等有比較清楚的認識。教學目標要從學生專業課的學習以及職業發展的需求考慮?；A課不只是為后續課程服務，為專業的學習服務，更重要的是培養學生的科學素質和科學思維方式，提高他們分析問題和解決問題的科學研究能力，使學生眼光遠、層次高、后勁足。教學上需要控制教學內容的難度。注意將教學內容及習題的難度控制在適當的水平，難度太大的習題，會過度加大學生的負擔，不提倡作為作業而布置。教學中需要清楚講述知識點產生的背景和來龍去脈，爭取用一條主線將各章節的內容穿起來，避免對知識點的孤立講授，避免學生孤立地理解知識。教學中需要介紹本學科在工業、民用及高新技術領域的一些應用實例，加深學生對基礎知識的理解，使學生充分認識本門課程的重要性，提高學習的興趣和積極性。
（2）注重學生應用能力和創新能力培養。在課程教學過程中注意理論聯系實際，注重工程應用。以往學生反映“孤立系統熵增原理和作功能力損失”這部分內容抽象難懂。在教學中可舉一個工程實例：大氣環境溫度為-10℃，為保持計算機房內20℃，需每小時向機房供熱7500kJ。若采用三種方式供熱：（1）電熱器；（2）電動機帶動熱泵；（3）溫度為80℃的熱水供暖，讓學生分析三種情況的熵增和作功能力損失。使用這種工程例子好處是：學生接觸的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和實用價值，可以使學生加深對這部分內容的理解。同時從實例的比較中，學生自己也可領悟出一個道理：對能量應從量和質兩方面綜合評價，才能真正找到節能途徑。
講述教材內容和工程實踐有機聯系。例如：制冷循環的原理與制冷裝置、冷藏庫、家用空調、電冰箱的聯系，濕空氣的相關知識在空氣調節、電廠冷卻塔中的應用，郎肯循環與火力發電廠實際循環等。通過介紹這種內在聯系，使課堂教學內容生動，幫助學生理解所學知識和原理在實際中運用。
改變以往全部由教師做習題點評的方式，請學生上講臺講演自己的解題方法，其他同學評判和討論。通過各抒己見，對比分析，最后達到“明辯是非”。教學實驗表明：采用這種做法，激發了學生學習興趣，學生的解題方法明顯增多，有些學生的解題思路相當活躍。
鼓勵同學撰寫生活中應用工程熱力學知識解決實際問題的小論文。指導學生關心身邊的熱力學現象，引導學生利用所學知識分析實際問題，鼓勵學生構思的創新性。通過這一環節使學生充分理解熱力學的方法，引起對相關領域的濃厚興趣，加強對學生理論聯系實際、提高科學素質，并且學生與老師互動、老師通過課外指導來因材施教。在2009年的試驗過程中，絕大多數學生撰寫了相關論文，達到了預期效果。
工程熱力學論文范文2
關鍵詞：熱力學與統計物理 教學內容 教學方法 考核方式 材料物理專業
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0170-02
材料物理專業是材料科學與物理學的一個交叉學科，專業特點要求在課程設置上既有材料科學方面的課程又要有物理類課程。安徽工業大學材料物理專業于2003年開始進行籌劃建設，2005年實現了首次招生。經過幾年的探索、規劃和實踐，基本完成了專業定位和課程體系設置[1]，正逐步完善專業建設?，F階段，保留了量子力學，熱力學與統計物理（以下簡稱熱統）和固體物理學作為本專業的物理類必修課程。其中，熱力學與統計物理是一門重要的專業基礎課，無論對后續的物理類還是材料類課程的學習都起到承上啟下的知識連接作用。本課程的設置目的使學生能夠熟練掌握熱力學和統計力學的基本原理和研究方法，逐步建立分析微觀世界的思路和方法，訓練學生嚴格的邏輯思維能力，培養演繹推理能力，提高解決具體問題的能力。
1 熱力學與統計物理課程教學中存在的主要問題
熱統課程內容由熱力學和統計物理兩部分組成。其中，熱力學是研究熱現象的宏觀理論，它從若干經驗定律出發，通過嚴密的邏輯演繹方法，最終給出系統的宏觀熱性質；而統計物理則是研究熱現象的微觀理論，它從微觀粒子的力學規律出發，加上統計假設，獲得系統的宏觀性質。從內容上來看，熱統課程的理論性強，教學內容繁雜。尤其，在當前高校推行素質教育和培養應用型人才的指導下，基礎理論課課程教學學時均有不同程度的壓縮。我校熱統課程安排為40個學時，由此帶來了教學學識少和教學內容多的嚴重矛盾。我們根據我校材料物理專業特色方向和后續課程，在熱統教學內容上做出了適當的調整。
現行的熱統教材理論性強，較適合理科生使用，缺乏較合適的工科材料類學生使用的熱統教材。在組織教學中，我們以汪志誠編寫的《熱力學?統計物理（第四版）》作為主要參考教材[2]，同時綜合了多本經典教材，如：胡承正編著的《熱力學與統計物理學》，包景東編著的《熱力學與統計物理簡明教程》等[3～4]。根據我校材料物理專業培養目標和專業特色方向，本著“先進、有效、有用”的原則，對熱統課程的教學內容應該進行認真清理與重構，形成適合本校實際的課程講義。
在教學方法和考核方式上也應根據我校實際進行相應的改革。熱統課程是一個理論性強的課程，其中的物理概念抽象，物理公式繁雜。安徽工業大學材料物理專業是在工科背景下成立并發展起來的，學生的數理基礎相對薄弱，在學習的過程中會有些吃力。長期的教學實踐告訴我們，如果采取傳統的灌輸式教學方法，只能使熱統課堂教學枯燥無味，學生被動的接受知識，失去了學習興趣，甚至對后續的專業課學習產生抵觸情緒。另外，傳統的閉卷考試常造成學生不重視平時的學習過程，期末復習只看教學課件，期待老師劃重點，搞突擊記憶。
針對上述現狀，我們嘗試著進行了教學內容，教學方法和考核方式的改革和實踐。
2 教學內容的改革
2.1 優化教學內容
熱統課程的熱力學部分與先修課程，如大學物理、物理化學和工程化學基礎的部分內容重復率較高。我們在充分了解本專業學生的先修課程和后續課程的教學內容后，對與其他課程有交叉重疊的部分進行了壓縮和刪減。比如：熱力學部分的熱力學基本定律，熱力學函數，化學平衡條件，理想氣體的化學平衡等都在先修課程里面作為重點內容進行講授的。在實際教學時，只作復習性的簡述或以學生自學的方式完成。但為保證熱力學基本概念與規律的嚴格性與系統性，對重要的基本概念和定律還是進行重點講解。通過這樣的調整，節省了熱力學部分的教學學時，加大了統計物理部分的學時講授。統計物理是從宏觀系統的微觀結構入手，從內容上與量子力學和固體物理課程聯系緊密，也為后續的計算材料學課程，甚至可為本科畢業論文工作提供前期的知識準備。在統計物理教學部分，將在先修課程中學習過的麥克斯韋速度分布率和能均分定理略講；固體的熱容量的德拜理論是固體物理課程的重點教學內容，在熱統教學中，這部分只簡單提及。經過這樣的教學內容優化后，節省了課時，加強了課程之間的聯系，提高了教學效率。
2.2 適當引入材料學科前沿內容
創新型人才的培養要求課程內容要體現先進性和現代化。通過合理的補充與熱統課程相關的材料學和物理學最新的學術成就與進展，有意識的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內容。增加學科前沿內容，我們從兩個方面進行。一方面是在講授基礎理論知識的同時，引入與該知識密切相關的科學技術發展的介紹。例如：在對溫度和溫標作復習簡述的時候，介紹測溫儀表和測溫技術。電阻溫度計，熱電偶測溫技術，紅外測溫技術等在后續的材料類課程學習，課程設計和實驗及畢業論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節流和膨脹過程一節時，介紹了獲得低溫的技術，以及與低溫有關的材料性能的變化，超導電現象的發展歷史及科研現狀等；在講授單元系的相變時，加強了對二級相變和臨界現象的講授，介紹了磁性材料，超導材料，超流體等方面的最新研究進展；在統計物理部分，介紹玻色-愛因斯坦凝聚的新進展，講授統計物理部分的金屬中的自由電子時，適當介紹計算材料學和計算物理方面的研究現狀等。另一方面是通過鼓勵學生現場聽取相關的學術報告，或者觀看相關報告的視頻。通過前沿知識的適當引進，開闊了學生的視野，激發了學生的學習和科研興趣，獲得了較好的教學效果。
2.3 注重理論聯系實際
材料類專業是應用性很強的專業，要求熱統課程教學內容要體現實用性，加強理論與實際的聯系。我們鼓勵學生通過本科生科研訓練計劃（SRTP）和大學生創新創業計劃的方式參與相關教師的課題研究，或者開設課程設計和實驗。如在講授相變的章節時，為了讓學生加深對二級相變的理解，開設了高溫超導轉變的實驗，巨磁電阻材料的相變實驗等。組織學生參觀學校相關的實驗室，如參觀計算材料實驗室，使學生了解相圖的理論計算方法，第一性原理計算及材料設計方法。經過這樣的訓練，學生對物理概念有了深入的理解，提高學生的應用能力，研究能力和創新能力。
3 教學方法和考核方式的改革
3.1 學生為主體，教師為主導
在組織課堂教學時，認真貫徹以學生為主體，教師為主導的教學思想，加強師生互動，爭取使學生由被動接受知識變為主動探索知識。在課前，給學生預留思考題進行課前預習，讓學生帶著問題去聽課，做到有的放矢。在組織教學時，對重點章節進行精講，適時開展物理基本概念和基本問題的討論，啟發學生思考和推理。對相對容易理解的章節組織學生自學，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結式講授。課后，要求學生獨立完成作業和習題，以期加深對基本概念的理解和應用。
3.2 重物理思想 簡化數學推導
在組織教學的過程中，重點講解基本概念，突出物理思想。借助于多媒體教學，對于較抽象、難理解的概念和原理，可通過制作圖文并茂的課件，或者觀看相關視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強學生的感性認識。適當補充基本概念辨析題和思考題以促進學生對基本概念的深入理解和掌握。對于必要的數學推導，使用板書的方式進行詳解和推導，留給學生足夠的時間思考并跟上教師的思路。
3.3 考核方式的改革
考核是教學過程的主要環節之一，應具有實用性和針對性，并能體現學生的綜合素質。我們在考核方面，加大了平時成績的比例，增加了課堂回答問題，課堂討論，撰寫科研小論文等環節的考核。在期末的閉卷考試中，減少死記硬背的概念題和公式，把考核重點放在學生對基本物理概念的理解和基本理論知識的實際應用上。
4 實踐效果
在教學實踐中逐步形成了適合我校材料物理專業實際的熱統課程講義。實踐證明，改革措施在緩解授課學時與教學內容的矛盾，拓寬學生知識面等方面效果顯著。尤其，熱統課程作為材料物理專業的前期先修基礎課，對后續的課程學習起著承上啟下的重要作用。通過上述的教學改革后，學生的學習積極性大大提高，熱愛本專業的學習，踴躍參加SRTP和大學生創新創業的計劃，甚至部分同學提前加入教師團隊的課題組，對未來的工作或者繼續深造充滿信心。
參考文獻
[1] 方道來，童六牛，夏愛林，等.材料物理專業定位及課程體系設置的探索[J].安徽工業大學學報：社會科學版，2011（23）：104-105.
[2] 汪志誠.熱力學?統計物理[M].北京：高等教育出版社，2010.
工程熱力學論文范文3
的平衡態，則我在研究時沒有能夠寫出大量的數學推理，更多的是邏輯分析，而且依賴已知的物理事
實。也許是我的水平不足，希望讀者加以補充。
關于實驗問題，理論有它的獨立性，不會依附于實驗。比如，狄拉克的磁的單極子理論，現在人
們沒有人證實它。愛因斯坦在1905年發表的3篇論文，都是在以后幾年才證實。我的思想只要內在邏
輯比原來好系就行。讀者中間一定有實驗物理學家，他們可以完成這項有意義的工作，并且可以設想
理論對人們的生產生活有什么影響。
作者：周伯利
題目：熱力學第二定理的運用
提要:由于熱力學第二定理存在局域性要求,在運用到存在遠程相互作用(這里主要討論電磁相互作用)的體系
時就會發生問題。（如果不存在遠程相互作用，熱力學第二定理是適用的。）
主題詞：局域性 遠程相互作用
1 理論邏輯部分
1。1兩杯水里的熱力學
> 熱力學第二定理有許多表述,根據我的學習體會,描述為;孤立體系的熱運動總是向著熵增的方向發展,并達
到熵極大,(穩定的平衡態)
> 熱力學第二定理包含有兩個內容:1,時間之箭的方向 2,時間之箭的目標
> 熱力學第二定理對研究對象有個限制:孤立體系。下面的一個孤立體系，但是，熱力學第二定理在運用上
卻存在問題：> 桌面上有兩杯水A B，水里懸浮有大量的電荷，外界對它們沒有作用，可以把它們整體看
作孤立體系，由熱力學第二定理得，體系應該有一個穩定的平衡態。我們從部分看：比如A，它受到B的
電作用，不能視為孤立體系，它有沒有穩定態，就很成問題。同樣B也是如此。同一研究對象，可能存在
不同研究結果，只能說明理論對于這樣的研究對象存在先天不足。
> 這一體系有沒有穩定態，得有物理方程確定，物理方程應該包含熱和電
> 1 泊松方程
> 2 波爾茲曼方程 p=A*exp（qu/kT）
>求解方程是困難的，它是非線型的，從直覺上講，有解的可能性小。
1。2普朗克熵理論的研究
下面是熵和熱力學幾率的關系的推導：普郎克發現孤立體系的熵和熱力學幾率存在單調的變化，猜測熵和熱
力學幾率存在如下關系：
S=f（W）
設體系有獨立的兩部分，
S---------體系總熵 S1-------1部分的熵
S2-------2部分的熵 W-------總幾率
W1-----1部分的幾率 W2-----2部分的幾率
設S=S1+S2=f（W）
S1=f（W1）
S2=f（W2）
W=W1*W2---------（1）
通過微積分運算，得到
S=k*In（W）----------（2）（參閱王竹溪<統計物理學導論>第2版）
如果體系由無限獨立部分組成，則S=S1+S2+S3+。。。。Sn+。。 Si是局域熵熱力學第
二定理表示為：S1=S1max S2=S2max。。。。。（3）
以上推倒體現了熱力學明顯的局域性，也暴露了這種性質的力學本質：要求每個局域的
獨立性，如果不獨立，則
W=W1*W2---------（1）
不成立，則普朗克的推導就有漏洞，
實際上，世界上存在破壞這種局域獨立性的現象，比如桌面上有兩杯水，（可以看作總體系的兩個部分，部
分的劃分是任意的）水里懸浮有大量電荷，兩杯水之間存在遠程相互作用，獨立性就沒有意義，普朗克的熵
理論不能適用于這樣的研究對象。
普朗克的熵理論的背景是熱力學第二定理，普朗克提出
S=f（w）
原因為：孤立體系的熱運動總是朝著熵增的方向發展，而熱力學幾率也是在增加，現在的體系不適用于普朗
克的理論，則也會不適用于熱力學第二定理，我們知道，熱力學第二定理要求平衡態的出現，平衡態的表示
為S1=S1max S2=S2max
這個體系中的局域獨立性已經破壞，S1，S2沒有意義。
1。3條件概率的研究
在電磁遠程相互作用的體系不能用熱力學第二定理說明。其中最明顯的是整體幾率與部分幾率的關系：
W=W1*W2
不成立，從而普郎克的熵與幾率的推導存在矛盾。
概率論中提供了一種叫條件概率的東西來說明兩個幾率事件的相互作用。比如；
明天下雨的概率是0.2,晴天的概率為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
明天有百分之幾的人要爬山呢
p=0.2*0.3+0.8*0.7=0.62
天氣情況對人的出行有作用，但是人的出行對天氣的幾率是沒有影響的，條件的幾率是相對穩定的。如果人
的出行對天氣變化有影響，你可以想象一下幾率會是怎樣？而我們要研究的熱力學幾率就是相互的。上面的
兩杯帶電水存在相互作用，狀態之間的影響不是單向的。我們已經可以體會到其中的味道了
下面作一系簡化計算：
設想體系1（杯子1）只存在兩個狀態A B 。體系2（杯子2）存在兩個狀態C，D。
兩個體系的存在相互作用。我們讓體系1處于A狀態，體系1激發的場
會影響2。C，D的幾率(幾率的設定只有數學意義。即滿足0.2+0.8=1)
P(c)|A=0.2
P(d)|A=0.8
同樣有
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四個狀態的幾率為多少。我們社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
幾率不可求出。
你可以設想有許多的電子，狀態有很多，可以將體系分為很多部分，分析出的結論是一樣的。
數學具有數學邏輯的自由性，顯然可以包含熱力學幾率的具體情況。
2。 具體的列子
2。1 靜電平衡的研究
電荷在導體表面分布不均，到底會不會產生擴散呢？
有位老師說：不會，擴散只適用于中性的物質，對電荷是不適用的，因為電荷受到強大的電場力的作用。另
外他說，導體上的電荷分布滿足最可幾率分布（熱平衡分布）。
我認為：1，擴散定理并沒有強調它不適用于電荷，它的提法破壞了物理定理的普遍性； 2，電荷所受的電
場力垂直于導體表面，而電荷分布濃度梯度沿導體表面存在，顯然電場力不會影響沿表面的擴散。3，我讀
過熱力學方面的著作，我沒有看到過有關用統計力學方法推倒靜電平衡電荷分布的，熱力學統計理論發展
了100多年，熱學家沒有去研究經常的事實，是一種疏忽吧。
如果用熱力學的統計理論去推導靜電平衡電荷分布，必然電荷分布是溫度的函數，因為統計力學的形式為：
p=A*exp（-E/kT）
統計出的結論與溫度大大有關。事實并不如此，只能表明靜電平衡事實不能滿足平衡態的統計理論，他不可
能達到熱平衡態 。
在我看來，電荷是可以擴散的，擴散會影響電荷分布，擴散隨溫度的升高而變大，則30度的電荷分布與50度
的不同，而等勢分布是唯一的，不能適應溫度的變化，所以帶電的導體上必然存在電勢差；另一方面，單單
存在擴散電流必然導致電荷均勻分布，事實并不如此，證明存在一種矛盾的運動，帶電的導體上存在電勢差，
電勢差引起傳導電流可以與之“平衡” 。一般情況下，導體所帶電荷相比于導體自身的正負電荷來說是太少
了。引起的電勢差太小。等勢之說只具有工程意義，不具有理論意義。靜電平衡的電荷分布是一個未知數
進一步分析擴散存在表面，擴散的方向必然與電場力的方向相反（電勢差引起傳導電流可以與之“平衡”）
則電荷的動能會減少，溫度降低，電勢差不會只存在于表面，導體的內部存在傳導電流（歐姆電流），溫度
會上升。
讀者聽了一定會覺得太難令人置信，但是我們在前面已經說明了那么多的理論邏輯的問題，注意這里的導體
表面電荷存在遠程相互作用，帶電導體不會達到熱平衡。
我們應該相信理論所確信的東西是真實的?，F在所應該作的應該是實驗證明。
2。2電荷布郎運動對導體的影響
圖中容器內帶電塵埃q，帶電塵埃在空氣中做布郎運動。容器附近有一導體。
導體處在激發的電場中，會發生靜電感應，q的位置不斷變化，靜電感應（感應電流）不能停止。感應電荷分
布不可確定。實際上，空間的電場是在不斷的變化，由前面的結論可知，這一體系不存在穩定態。
有兩點與現有熱力學不符：1感應電荷分布不可確定，意味著導體的宏觀表現不是唯一的，現有熱力學認為：
孤立體系的平衡態的宏觀表現是唯一的，（容器，導體，q組成孤立體系）；2感應電流的本質是傳導電流，
會產生熱量，導體溫升，能量來自于的布郎運動，容器溫降，布郎運動不會停止，這種單向能量輸送不會停
止，不需要溫差的先決條件
---------------------
> |...................|
> |.........+.........| 容器
> |...................|
> |___________________|
> ..**************
> ****************** 導體
> ..**************
2。3為什么不能將熱力學第二定理簡單應用到宇宙，
19世紀，克勞修思將熱力學第二定理運用到宇宙上，得出宇宙最終會達到熱寂的狀態。事實并不如此，宇宙
的有序運動沒有減少的跡象。我們的課本上說，不能將有限時空中的規律運用到無限時空中，為什么不能，
書本沒有說明。有的作者甚至說熱寂說是唯心論，這西都沒有用物理學自身的邏輯去說明問題，下面我將分
析熱力學第二定理的局限性來說明這個問題。
工程熱力學論文范文4
關鍵詞： 物理化學 實驗課程 教學思考
物理化學是從研究物理變化和化學變化的聯系入手，探求化學變化的基本規律的一門科學。其內容除涉及無機化學、有機化學、分析化學的知識外，還與物理學、高等數學和生物化學等知識密切相關，是醫學檢驗、藥學、藥劑、制藥工程專業基礎課程和專業課程之間的橋梁和紐帶［1］，對于學生科學思維、綜合專業素質的培養與提高起著至關重要的作用。但對醫學院校的學生來講，物理化學具有理論性邏輯性強、內容抽象、公式多且推導過程繁雜等特點［2］，加之教學改革引起課程調整后，課時少、內容多的矛盾比較突出，因此在教學過程中學生往往覺得枯燥、難學，缺乏學習興趣，教學質量難以提高。為改變現狀，我就增強學習效果、提高教學質量進行了深入思考，并在物理化學課程的教學實踐中加以嘗試，取得了較好的教學效果。
1.理論聯系實際，持續激發學生學習熱情
物理化學理論抽象、概念和公式較多，如果在授課時僅僅教會學生如何應用概念、公式去解題，學生往往就會感到既難學又沒有實際應用價值，缺乏學習熱情。因此，要提高學生學習物理化學課程的積極性，在教學中就應注重理論聯系實際，將抽象的物理化學原理與專業知識結合起來，特別是通過一些精選的案例來說明學好物理化學對搞好專業學習的重要性，以此激發學生學習興趣，提高學習熱情。如：在熱力學章節中，介紹可應用化學熱力學的知識來確定藥物合成的反應路線，判斷和分析反應的可能性；在相平衡章節中，介紹可以利用熔點來檢測藥物的純度，根據低共熔相圖固體分散物知識來改良劑型提高藥物在體內的吸收［3］；在電化學章節中，介紹可應用電化學知識進行藥物的合成和雜質分析；在化學動力學章節中，介紹化學動力學在藥物吸收、代謝等，以及藥物的貯存期和穩定性等方面的廣泛應用［4］；在表面現象章節中，介紹開發治療膽結石的新藥研究；在膠體章節中，介紹利用膠體粒子帶電的特性通過電泳方法分離體液來判斷人體的某個器官是否病變等。
2.結合專業特點，不斷優化教學內容
物理化學作為藥學等專業的重要基礎課程，教學改革后課時少、內容多的矛盾尤為突出。因此，在授課中應根據教學對象的專業特點，按照“實用為先，夠用為度”的原則對教學內容進行調整優化。一是避免教學內容重復。在教學實踐中，在不影響知識系統性的前提下，將無機化學所講授的與物理化學內容相同的部分略講或不講［5］。比如體系與環境、熱和功、反應速率與反應級數等概念，以及蓋斯定律的應用、平衡常數與濃度計算、能斯特方程等基本計算，兩門課程中的這些內容基本相同，因此物理化學的講授應注重以上知識的理論依據而不是理論的應用，這樣既避免了重復教學又使學生明確了學習重點，用較少的課時取得了較好的教學效果。二是降低理論深度。如化學熱力學部分，不講述熱力學函數之間的關系，強調熱力學的研究方法，注重宏觀的始終態的變化和理想化的研究；多組分體系的熱力學函數關系突出實際應用中一加一不等于二的現象，并作為難點進行講授；相平衡部分主要涉及單組分、雙組分、三組分的液相體系研究；化學動力學部分教學重點在于簡單級數反應的速率方程的特點及溫度對反應速率常數的影響，復雜反應和催化反應則略講，反應速率理論不做講授；電化學部分主要集中在溶液理論及應用，對化學電池則可簡單介紹熱力學函數與電池電動勢的關系。表面現象側重于溶液體系，雙電層理論不做要求；大分子溶液主要掌握一些概念和應用。三是革新實驗內容。長期以來在物理化學實驗教學中，大部分實驗為注重訓練學生實驗操作和學習有關數據處理方法等方面能力的實驗，與學生所學專業聯系不緊密。因此，要真正增強物理化學教學總體效果，就必須對實驗教學內容進行大膽的改革。一方面精簡一些內容重復的實驗。如在測定反應速率常數的實驗中，可舍去乙酸乙酯皂化反應和H2O2分解反應速率常數的測定，而只做旋光法測定蔗糖轉化反應速率常數實驗［6］。另一方面改進一些與專業聯系不緊密的實驗。如利用凝固點降低法測量萘的分子量的實驗可改為測量葡萄糖的分子量，同時還可利用該實驗的原理和方法測定中藥注射液的滲透壓等［7］。
3.緊貼教學實際，不斷改進教學方式方法
教學中，要結合不同的教學內容和學生實際，適當采用不同的教學方式或方法，增強教學效果、提高教學質量。一是深入剖析基本概念和重要定律。在課堂講授中，應對一些重要的基本概念和定律首先給出準確的概念，然后由淺入深、由表及里逐步展開，使學生理解透徹。如在講熱力學能時，首先明確給出熱力學能的定義，其次講述熱力學能的性質及決定熱力學能的因素，最后總結出正確理解熱力學能要注意的幾個方面。二是將理論深、邏輯強、抽象難懂的內容直觀化、實用化和簡單化。根據學生的思維特點、接受能力及培養目標，將一些抽象、理論性邏輯性較強的概念、定律及公式用文字、圖、表等方式形象、直觀地表現出來，降低難度和深度，并加以對比、歸納和總結，將學生注意力轉移到公式、定律的適用條件、應用范圍及相關物理意義上來，幫助他們掌握理解、融會貫通、加深記憶。三是合理使用現代化教學手段增強教學效果。傳統的板書加講授的教學模式，對于物理化學課程中理論和公式的教學效果較好，學生能跟上講課節奏，理解深入、記憶深刻。但是物理化學是一門實驗性學科，有些教學內容用傳統教學方式很難表達或無法生動直觀地顯示出來。而多媒體作為一種現代化的教學手段具有利用圖、文、聲、像來創設生動教學情境，使抽象的教學內容具體化清晰化的特點，能有效克服傳統教學方式的弊端，大大增加課堂信息量，從而提高教學效率，增強教學效果。因此授課中要結合教學內容，合理運用多媒體和傳統教學手段，充分利用其優點增強教學效果、提高教學質量。
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工程熱力學論文范文5
關鍵詞：熱經學分析；以煤氣化為核心；多聯產系統；應用
中圖分類號：F4文獻標識碼：A
一、引言
立足于我國以煤為主的能源結構，在發電行業里發展了多種清潔煤技術，其中以煤氣化為核心的多聯產系統是解決我國未來可持續發展的方向之一。
多聯產系統是一個非常復雜的系統，主要的產品輸出有兩種形式：化學品和電力資源?；瘜W品的化學能與輸出電力的電能，品位不同，單位(火用)價格不同。如果將兩者等同起來可能只會得到盡量提高系統熱力學效率的片面結論，為此需要將(火用)與經濟結合進行分析――(火用)經濟學分析。(火用)經濟學分析的依據是熱力學與經濟學結合的原理，在合適的熱力學量度（熱效率、(火用)效率）與資金支付方面尋找一種最佳關系，使產品的能耗最低，單位成本最小，經濟效益最佳。
二、熱經濟學分析在多聯產系統中的應用
本文輸入輸出的(火用)分析表明：氣化爐單元的(火用)效率為85.27%；凈化、變換與甲醇合成單元的(火用)效率為85.08%；發電單元的(火用)效率為42.41%。其中，入口單元煤的化學(火用)為27，557.7kJ?kg-1coal。
在甲醇合成單元中，提高未反應氣的循環率可以提高系統的(火用)效率。然而，在合成甲醇單元中，未反應氣的循環率的提高勢必增加甲醇合成單元及其后續單元中各設備的負荷，導致設備裝置增大，投資成本和運營成本增加。從熱力學角度分析多聯產系統，只能得到系統能量利用的合理性，但系統(火用)效率高并不代表經濟上的最佳。因此，需要熱力學分析與經濟學分析結合起來的(火用)經濟學分析法，分析甲醇合成單元中分流器分流值f對系統經濟性和(火用)效率的影響，尋求最優值。
為了分析工藝參數（循環率f）對系統各單元的影響，在保持多聯產進料煤不變的情況下，通過改變f值對甲醇合成單元進行模擬。其中，f=0表示合成氣一次通過，而f=0.6表示合成氣通過合成塔后未反應的原料氣60%返回合成塔，以提高甲醇產量。隨著f值的增加，氣體流量也相應的增加。若其他操作條件保持不變，為了保證循環物流的輸送和甲醇合成的轉化率，甲醇合成單元中的設備也相應增大。本文通過多項式回歸，以合成氣一次通過（f=0）甲醇的產量為準，然后將不同f值時的氣體流量與之相比，得到裝置放大倍數與f值的代數關系式為：
F1＝326.576×f5-662.539×f4＋471.843×f3-134.908×f2+13.939×f+0.9184
裝置放大（縮?。┍稊抵饕巧婕胺悄芰抠M用（主要包括初投資折舊費、運行管理費及維修費）?？梢哉f，循環率f越大時增加了設備的損耗，從而放大了非能量費用；但對發電單元卻正好相反，循環率越大，未反應氣體通過分流器繼續循環，進入發電單元的合成氣相應減少，從而減少了設備的損耗，縮小了非能量費用。而發電單元的發電量與f值的代數關系式為：
F2＝－105.132×f5＋317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679
改變甲醇合成單元中分流器循環率f的值，甲醇產量會隨著f值的升高而增加。合成氣的(火用)轉化產物甲醇的轉化率隨f值的變化關系式為：
F3＝6.9413×f5-20.1406×f4+22.419×f3-11.9558×f2+3.1119×f+0.4456
同理，隨著f值的增大甲醇單元排放出來的燃氣（未反應氣）量降低，未反應氣的(火用)值占進料合成氣的百分比隨f值的變化關系式為：
F4＝－105.132×f5+317.1×f4-339.293×f3+144.83×f2-3.7096×f+0.9679
本文參照產品的市場價格，計算產品的單位(火用)成本，然后以系統的利潤最大化為目標，用mathematica建立多聯產系統的(火用)優化方程。通過優化求解，尋找系統(火用)效率和經濟效益的最佳關系，使產品的能耗最低，單位成本最小，經濟利益最大。按照成本方程和(火用)平衡方程，該多聯產系統的優化方程，如下所示。
目標方程為：max profit=Exc-Exc-Z
式中，Ex為系統輸出的第i種產品(火用)；Ex為系統輸入的第j種燃料(火用)；c和c分別表示輸出產品和輸入產品的單位(火用)價格；Z為系統中初投資折舊費、運行管理費及維修費等各項費用的總和；profit為該系統的利潤。
上述目標方程的約束方程為：
①EX3=F3×EX2
②EX4=F4×EX2
③EX5=0.4241×EX4
④EX2=0.8527×EX1
⑤EX1=27557.7×6×107
⑥Y甲醇=F1
⑦Y發電=F2
⑧Z甲醇=Z甲醇0×（Y甲醇）0.62
⑨Z發電=Z發電0×（Y發電）-0.62
式中，EX1表示年投入煤化學(火用)；EX2表示氣化爐單元出口的(火用)值；EX3表示甲醇合成單元甲醇的(火用)值；EX4=表示甲醇合成單元未反應氣體的(火用)值；EX5=表示發電單元電的(火用)值；Zi0表示f=0時第i單元的設備投資折舊費、運行管理費及維修費等各項費用的總和，為了簡化經濟計算，假定設備的殘值率15%，設備折舊費按25年直線折舊計算，年度設備維修費占設備初始投資的0.5%，設備管理費占設備初始投資的1%。原料煤的(火用)價C1為6.5317×10-6元/kJ，產品甲醇的(火用)價C3為2.368×10-4元/kJ，產品電的(火用)價C5為1.6651×10-5元/kJ。Shell氣化爐日處理煤250～400t，若取300t/天，每年按200個工作日計算，則年處理煤共6×107t。合成氣單元、甲醇合成單元和發電單元設備的初始投資分別為39，705萬元，77，866萬元，發電設備的單位造價1，400元/Kw。具體的計算過程可從下面的計算得出。把上述計算代入各方程，通過運籌學的線性規劃求解可求算出目標方程的最優值。
從前面的(火用)分析可知，要增加化學品甲醇的產量或提高系統的(火用)效率，必須加大甲醇合成單元尾氣的循環率，即提高f值。然而，提高尾氣的循環率，則會增加甲醇合成單元及其后續單元中各設備的負荷，導致投資成本和運營成本增加。本文建立的多聯產系統熱經濟優化模型是在mathematica中實現，通過調用mathematica的求最大值函數，得到最優的f值為0.7173，此時系統的利潤額最大，為22，860萬元。
三、結論
熱經濟學分析是將系統用能的合理性和經濟效益綜合起來評價的方法，具有很強的實際應用意義。本文將(火用)分析與經濟分析相結合，建立多聯產系統的熱經濟優化模型，通過模型的優化求解，得出甲醇合成單元中循環率f的最優值為0.7173，此時系統的利潤額最大，為22，860萬元。
（作者單位：北京化工大學）
主要參考文獻：
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工程熱力學論文范文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 編
威廉?I?法恩理論物理研究所2004年5月31~16日舉行了“量子色動力學中的持續進展2004專題討論會”。本次討論會聚集了這個領域中的60多位一流專家，討論了在量子色動力學和非阿貝爾規范理論方面的最新成果，最熱門的課題包括：對五夸克實驗證據的討論；與在RHIC中正在進行的實驗有關的極端條件下的強相互作用；由新的弦論引起的對規范理論的研究。涉及微擾和非微擾動態特性、重強子的衰變、拓撲場結構以及超對稱。
全書共收錄50篇論文，被分為六個部分，分別為：1.微擾與非微擾量子色動力學；2.重夸克物理學；3.奇異的強子；4.高溫和高密度下的量子色動力學物質；5.拓撲場結構；6.超對稱與理論方法。部分論文為：廣義部分子分布的研究；量子色動力學的狄位克譜與戶田點陣；作為量子色動力學模板的共形對稱；量子色動力學的變分考慮；重子INc；夸克相關與單自旋不對稱；軟共線因子化與BXsγ速率的計算；半輕子夸克衰減微擾描述的狀況；極化右手電流與BVV中的CP破壞；重強子的壽命；在丟失能量的BS轉變中尋找暗物質；手征孤立子的夸克結構；手征孤立模型預測了五夸克嗎？在I/Nc擴展中的重子奇異；處于沸點的量子色動力學：在RHIC中產生的重子告訴了我們什么？禁閉與手征對稱；非均勻色超導性；楊-米爾斯熱力學的解析方法；非交換孤立子與瞬子；場論中的呼吸子；量子非阿貝單極子；量子色動力學中的新拓撲結構；強耦合規范理論中的黏度；平面等價：從類型O的弦到量子色動力學；規范理論振幅，標量圖以及紐量空間；弱超對稱與它的量子機理的實現；湯川理論的非微擾解與規范理論；二維非交換空間中的費米子理論；N=2超對稱理論中的非阿貝爾保形真空；卡西米爾效應的光學方法；正處于十字路口；此時此地基礎物理永恒的問題等。
本書代表了量子色動學研究的前沿，是一本對高能物理學領域的研究人員和研究生有用的參考資料。
胡光華，高級軟件工程師
(原中國科學院物理學研究所)
