化工热力学——学习方法

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1、学习方法为了学好这门重要的专业基础课,同学们要重点做好以下几点:1. 树立正确的人生观和专业思想目前,就我校来说有 1/41/3 的学生对自己的专业不感兴趣,认为化学工程是夕阳工业,他们将来会去做律师、做官、经商,就是不会做化学工程师。因此,他们对该专业的所有课程都无兴趣。针对这种情况,首先要澄清 “ 化学工程是夕阳工业 ” 的错误概念。因为任何过程只要想将化学家在实验室烧杯里做出来的东西变成大规模生产,都离不开化学工程,离不开化学工程师,就像任何年代离不开医生和理发师一样。化学工程对人类作出了很大的贡献,其中 1983 年被美国评选出的化学工程对人类的十大杰出贡献涵盖了我们的衣食住行,例如,

2、如果没有化学工程使青霉素大规模生产,最普通的流感都可能夺去我们的生命; 如果没有化肥,那么我们可能食不果腹;如果没有合成纤维,那么就不会有我们今天的美丽。因此 “ 化学工程绝对不是夕阳工业 ” !这可以从美国各个行业工程师的年收入得到佐证,例如,在网上查到, 2004 年美国化学工程师的年收入 5.2 万美元,排名第二,仅次于电脑工程师 5.3 万美元,连 90 年代末很吃香的电机工程师( EE,即所谓的Double E)也在其后。第二,对于那些一心想脱离化学工程 “ 苦海 ” 的同学,提请他们回答一个问题, “ 当你去经商时,你准备在什么领域一展宏图? 是 IT 行业吗?是水利吗?是农业吗?

3、如果是的话,你与那些专业毕业的同龄人相比,你有什么优势?答案只有一个,那就是你学了四年的化学工程就是你的优势, 即使学得不怎么样。 无数的前辈的经历告诉我们,不要说经商,就是做官,其走向都与这四年的专业脱不了干系。因此,你喜欢别的职业这无可非议,而且你应该为之时刻准备着,准备着这方面的知识、这方面的能力,最不应该的是认为投错了胎,入错了行,然后自暴自弃,浪费了很多宝贵的青春年华。另一方面,认真学好专业知识将为你将来更好的经商、做官增加砝码。第三,对于那些除了游戏对其他任何事情包括自己将来的前途都不感兴趣的同学,则需要棒喝其责任心,因为它是做人的底线。例如,有调查表明, 64%的世界 500 强

4、企业的 CEO 认为,他现在的职业并不是当年的理想,那么为什么会做的这么好呢,他们的回答是 “ 责任 ” !而你的父母亲含辛茹苦盼着你上大学,练就生存的本领,结果你拿着可能是他们卖血的钱去打游戏,或无所事事,这对得起谁?有句话说得好:一个人不可以强迫自己喜欢什么,但可以强迫自己去做什么,不做什么,这就是责任!一个人如果能把不喜欢的课程学好,说明他的责任心是相当可贵的,学习能力也非常高,那么这样的人以后做什么事都会成功。2. 化繁为简,将各个知识点有机联系起来由于化工热力学的理论抽象而枯燥、 公式多而繁琐, 往往在学习中会产生厌烦情绪。因此,学会如何透过现象看到本质显得十分必要和重要,要明白化工

5、热力学抽象、复杂的背后是为了多快好省。 如化工热力学往往会从局部的实验数据加半经验模型来推算系统完整的信息;从常温常压的物性数据来推算苛刻条件下的性质;从纯物质的信息利用混合规则求取混合物的信息; 以理想态为标准态加上校正 (压缩因子 Z,逸度系数 , 活度系数 )来处理真实状态,所有这些方法都要用到复杂的公式,但可省却大量的人力物力,避免了大量苛刻条件下危险的测试!而对那些十分有用但又不可测试的数据,化工热力学还能巧妙地利用数学方法,将不可测量与容易测量建立联系,解决问题。譬如,化工反应与分离中占重要地位的热量衡算所需要的 S , H, U, G 就是如此, 正是复杂难记的偏导数关系式将 1

6、06 个不可测偏导数与 6 个可测的偏导数联系起来,再与 Maxwell关系式、热力学基本方程联合,将不可测的 S , H, U, G 与容易测定的 P、 V、 T 联系起来,继而解决了这个问题。但是随之的问题又来了:测定的离散的 P-V-T 数据,不便于求导和积分,无法获得数据点以外的 P-V-T ,只有建立能反映流体 P-V-T 关系的解析形式才能解决,这就是状态方程 EOS 的由来。因此, 学习过程中, 要学会知其然更知其所以然, 培养分析问题、 解决问题的能力。同时,掌握化工热力学处处可见的将复杂事物变成简单事物加校正的处理问题方法,如真实气体可以用理想气体加压缩因子来表达, 真实溶液

7、可以用理想溶液加活度系数来表达,并为将来处理工作和生活错综复杂问题打下基础。3. 理论联系实际化工热力学是一门非常实用的课程,虽然有许多抽象的概念和复杂的公式,但其目的绝不限于概念的推演和现象的解释,更要定量地给出求取能量或组成的方法,因此在化工计算及设计中有直接的应用。 化工热力学所学到的知识不仅可用于化工厂的设计与生产,与我们的日常生活也是息息相关。譬如:液化气的主要成分为何是丙烷、丁烷、丙烯、 丁烯和少量的戊烷而不是甲烷或己烷?空调与取暖器哪个更省电?萃取剂为何常选 CO2?等等问题, 都可以运用所学到的热力学知识进行分析处理, 将纷繁复杂的公式、抽象的理论与先前提及的实例联系起来。这样

8、可以真正理解化工热力学的重要和巧妙,改变化工热力学给人抽象枯燥的印象。第一章:1 郑立辉 , 韦一良 , 宋光森 , 高新蕾 ,. 化工热力学教学的实践与体会 J. 化工高等教育 ,2007,(1). 2 田永淑 , 王胜春 ,. 以“应用”为中心的化工热力学课程体系的改革与实践 J. 化工高等教育 ,2007,(1). 3 冯新 , 陆小华 ,. 以学生为本的化工热力学课程教学改革 J. 化工高等教育 ,2006,(4). 4 陈明鸣 , 马沛生 , 夏淑倩 , 常贺英 , 李永红 ,. 相平衡本科生化工热力学课程的核心内容 J. 化学工业与工程 ,2005,(S1). 5 常贺英 , 马沛

9、生 ,. 论化工热力学在化工类课程体系中的核心作用 J. 化工高等教育 ,2005,(4). 6 吴伟伟 , 程莹 ,. MIT 的化学工程教育 : 历史、现状与启示 J. 化工高等教育 ,2006,(5). 第二章:1 段行知 , 蒋洪 , 周道菊 , 朱聪 , 徐浩 ,. 应用状态方程求解天然气饱和含水量 J. 石油与天然气化工 ,2006,(6). 2 尹钊 , 张国营 , 武娟 , 王伟 ,. 读范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈的几点体会 J. 徐州师范大学学报 ( 自然科学版 ),2006,(3). 3 吴宏星 ,. 理想气体状态方程在日常生活中的应用 J. 福建广播电视大学学报 ,20

10、06,(2). 4 曾强 , 王利生 ,. PR 状态方程在烷烃粘度计算中的应用 ( 英文 )J. 计算机与应用化学 ,2005,(12). 5 韩晓红 , 陈光明 , 王勤 , 崔晓龙 . 状态方程研究进展 J. 天然气化工 (C1 化学与化工 ),2005,(5). 6 张洪良 , 刘健 , 刘建敏 , 蔡德成 , 吴伟 , 李鹏 . 气体状态方程在立体定向血肿抽吸术中的应用 J. 立体定向和功能性神经外科杂志 ,2005,(5). 7 胡颉 , 佘守宪 . 范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈 J. 大学物理 ,2005,(10). 8 杨贵荣 , 刘乐 , 耿晓云 . 关于立方型状态方程修正的

11、讨论 J. 河北工业大学成人教育学院学报 ,2004,(3). 9 吴明阳 , 杨学莉 . 分子大小对气体状态方程的影响 J. 郑州轻工业学院学报 ( 自然科学版 ),2003,(3). 10 吴侃 , 刘景龙 , 贺承祖 . 用改进的 SRK状态方程计算高温气体在水中的溶解度 J. 油气田地面工程 ,2003,(7). 11 钞曦旭 , 唐纯青 . 范德瓦耳斯和他的状态方程 J. 物理 ,2003,(4). 12 喻西崇 , 赵金洲 , 邬亚玲 , 冯叔初 , 李玉星 . PVT 状态方程的选择和分析 J. 油气储运 ,2001,(9). 13 潘宝娟 , 沈海滨 . 编程求解实际气体状态方

12、程 J. 江苏广播电视大学学报 ,2001,(3). 14 郭长武 , 张爱莲 , 刘玉凤 . 利用气体状态方程精确测定固体密度 J. 分析仪器 ,2001,(4). 15 聂耀光 . 真实气体状态方程及其热力学应用研讨 J. 川北教育学院学报 ,2000,(4). 16 王军 , 尚志远 . 液体状态方程研究 J. 陕西师范大学学报 ( 自然科学版 ),2000,(1). 17 李春喜 , 宋红艳 . 用 SRK状态方程计算二氧化碳在 N-甲基二乙醇胺水溶液中的溶解度 J. 高校化学工程学报 ,2000,(4). 18 张学军 . 也谈范德瓦耳斯状态方程中修正项的物理意义 J. 益阳师专学报

13、 ,1999,(6). 19 田方仁 . SRK 状态方程参数的研究 J. 石油化工高等学校学报 ,1999,(4). 第三章:1 张颖 . 关于 Maxwell 关系式的几种记忆法 J. 陕西师范大学继续教育学报 ,2001,(3). 2 陶鲜花 , 周锡堂 . 麦克斯韦关系式的数学推导 J. 茂名学院学报 ,2001,(4). 3 张珏成 . 纯物质逸度定义的讨论 J. 上海工程技术大学学报 ,2004,(2). 4 牛家治 , 郭乔峰 . 从气态方程讨论逸度的计算 J. 淮北煤师院学报 ( 自然科学版 ),2002,(3). 5 谢小红 . 标准态与活度、逸度的关系浅析 J. 江西科技师

14、范学院学报 ,2000,(3). 6 陈必清 . 普遍化方法计算混合气体逸度 J. 吉林化工学院学报 ,2000,(3). 7 王晓丽 . 逸度的物理意义 J. 固原师专学报 ,1999,(6). 第四章:1 刘亚强 . 偏摩尔量集合公式和吉布斯杜亥姆公式推导的讨论 J. 渭南师范学院学报 ,2005,(5). 2 李志伟 . 用 Mathematica 作偏摩尔量关系式的证明 J. 大学化学 ,2003,(1). 3 王正烈 . 物理化学教学提要 第八讲 偏摩尔量及化学势 J. 化工高等教育 ,1995,(2). 4 崔晓莉 . 偏摩尔量的两个特例 J. 大学化学 ,1994,(6). 5

15、申屠雁明 , 李以圭 . 用 Pitzer 理论预测混合电解质溶液的偏摩尔体积 J. 高等学校化学学报 ,1993,(5). 6 石香玉 , 祝天林 . 化学位概念的引入及应用 J. 焦作工学院学报 ,2000,(2). 7 石恒真 , 张跃 . 标准态化学位与温度关系式的推导 J. 周口师范学院学报 ,1994,(4). 第五章:1 刘国杰 ,. 从热与功的转变看熵的物理意义 J. 化工高等教育 ,2006,(5). 2 黑恩成 , 彭昌军 ,. 节流过程及其热力学特征 J. 化工高等教育 ,2006,(4). 3 彭贤强 , 齐彦强 , 王文起 , 张丽珍 ,. 多相流过气嘴节流温降特征 J. 油气井测试 ,2006,(3). 4 胡耀元 , 赵雷洪 , 朱凯汉 , 杨元法 , 陆美丽 . 液氨等焓节流效应 J. 化工学报 ,2004,(9). 5 董海生 , 卢宝春 . 浅谈节流效应及在天然气集输工艺中的应用 J. 油气田地面工程 ,2003,(11). 6 张克武 , 张宇英 ,. 分子热力学前沿基础研究领域中的新理论 11: 论有机纯质的微观结构与标准熵 ( 英文 )J. 黑龙江大学自然科学学报 ,2006,(5). 7 谷中明 ,. 热力学第二定律中熵的图示讲解 J. 内蒙古石油

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