化工熱力學論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇化工熱力學論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

隨著時代的變遷、社會的進步和高等教育的發展，我國高等教育教學改革過程中不斷出現新的問題，期中課程的教學改革是核心，而改革重中之重是如何調動學生的學習積極性和促進學生綜合實踐能力的提高，本文結合多年的化工熱力學教學改革情況，談幾點體會以共勉。

1 引用研究性教學模式，創造主動學習氛圍

化工熱力學課程專業性比較強，內容比較枯燥，基本原理概念抽象、公式推導多、工程計算更是繁瑣，學生上課往往表現學習興趣不高。針對這一實際情況，教師首先需要對熱力學的基本知識進行梳理，按照教學計劃和要求對教學內容模塊進行劃分，并對教學內容外延知識體系進行補充，為課堂教學創造必要條件。化工熱力學的課堂教學要求教師用科學恰當的方法把自己所掌握的精確的專業知識教授給學生，為達到人才培養的目標，提高化工熱力學教學的時效性，部分引入以教師為主導、學生為主體的研究性教學模式，能夠充分調動學生學習的積極性。

研究性教學是指老師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，自主地發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識培養能力和鍛煉思維的新型教學模式。這種教學模式帶動學生積極地投入到課程學習中去發現問題、研究問題和解決問題，并在研究過程中獲取知識、提高技能、培養能力[1]。為此，在熱力學教學中，我們嘗試了“設定內容情境-啟發思考-交流探究-總結提升”教學環節，將復雜的熱力學知識體系，和學生先前學過的基本物理、化學、數學等知識緊密聯系起來，應用于實際，營造自主或團體進行討論和探究，和傳統的教學模式相比，大大提高了學生的學習積極性，并達到了能力培養的目的。

在實際教學過程中，曾嘗試選擇幾節內容，采取學生進行講課。教師布置任務范圍，提出要求，學生以團隊為單位首先學會讀懂教材內容，查找所需資料，再設計教學課件，最終在講臺上進行展示講解。從學生到老師角色的轉變，從自己學明白到講解清楚，激發出了學生對熱力學學習的興趣，加強了對知識的理解深度，與此同時活躍了課堂的氣氛，教師也可以從中觀察到學生的學習心理，尋找到教和學的突破口，對于課堂教學的創新和學生能力的培養具有重要意義。

2 利用多媒體和網絡教學手段，提高自主學習能力

針對化工熱力學知識體系和內容的具體特點，在教學方式上，發揮多媒體優勢進行教學，可以大大提高學習的時效性和增強學生學習的積極性。

多媒體技術應用文本、圖象、動畫、聲音等運載信息的媒體結合體，以圖文并茂的形式為化工熱力學教學充實供了多樣化、多維化的教學信息空間，使化工熱力學的教學內容、教學模式得到了很大的充實和改進[2]。結合化工熱力學自身的特點設計生動、立體、直觀性強的教學軟件，與公式推導的板書相結合，加快和加大課堂教學的信息量，吸引學生的注意力，提高了教學效果。

在多媒體內容的展現方式上，除了課堂教學外，充分利用互聯網，拓展網絡教學。學生反映平時在化工熱力學學習中，經常會遇到疑難問題，課堂時間又極其有限，往往會造成問題堆積。針對這一情況我們建立了化工熱力學網絡教學輔導平臺，可以師生交流、學生間交流，利用網絡的開放性、交互性、共享性的特點，傳遞與化工熱力學相關的前沿信息和資料，將教學內容在網上公開，實現資源共享，并及時為學生答疑解惑，隨時提出新問題，在網上進行自由討論，師生間共同研究，從而既迅速有效的解決了問題，又提高了學生的學習效率。

3 結合實驗實踐教學，培養工程實踐能力

化工熱力學的實驗教學是對化工熱力學基礎知識的綜合運用與實踐，意在培養學生建立獨立思考、觀察分析、解決問題、驗證結果的思維體系，培養學生靈活運用理論知識解決實際問題的能力；讓學生明確化工熱力學在工業生產中、科學研究和工程設計中的重要性，有一個比較完整的感性認識和理性認識，也是進行產品生產和科研開發的必要準備。在實驗教學的過程中，指導教師根據教學內容，詳細制訂系統完整的實驗過程，建立了“做什么實驗-為什么做實驗-怎么做實驗-如何提高實驗數據可靠性”思維引導方式，注重挖掘學生的內在潛能和啟發學生的智慧，在鞏固和深化專業理論知識的基礎上，要強化實驗中出現的各種現象，再把實驗過程中遇到的具體問題放入化工熱力學的課堂教學當中，在相互融入講解的過程中潛移默化的傳授給學生，使其印象深刻，充分理解。

化工熱力學所研究和解決的都是化工生產中的實際問題，因此實踐教學環節非常重要，在熱力學的應用章節的教學中，指導教師可以帶領學生直接參與到企業的生產之中，結合課堂教學實例，按照“裝置設想-實驗室開發-工程設計-生產操作運行-工藝改進”主線，在現場指導學生運用所學的化工熱力學基本理論聯系實際，完成一定的實習任務，同時使學生在真實的生產環境中獲取初步的職業訓練和積累簡單的生產操作經驗，逐步提升工程意識和理論聯系實際的能力；在企業實習實踐活動中，學生開始涉入企業的先進理念和特色文化的信息，增強了參加工程實踐活動的興趣，為將來走向工作崗位、立足企業打下良好的基礎[3]。

4 完善考核方式，促進培養目標達成

為了更好地評價學習的效果，必須進一步完善公平、公正、公開的考核體系，制定適應上述教學的評分標準，準確的反映學生的學習情況和能力發展水平，使學生在為成績而努力學習的過程中，能夠完成知識體系的建立和能力的提高。為此，教師應從培養學生學習思維和提高全面創新能力出發，逐步減輕期末理論考試的分量，傾向于平時的學習態度，如課堂表現情況，作業、實驗、實結情況都占一定的考核比例，堅持課內與課外相結合、考試與考評相結合的原則。評分的等級和標準要進一步細化，從激發學生的學習熱情出發，科學、有效、靈活的進行化工熱力學的考核評分工作。如在考核的過程中，我們不考核學生對化工熱力學公式的死記硬背，而是考核學生是否掌握了公式理論的應用場合條件，理解了各種符號的含義，能否明白推導步驟和過程，考核學生的推理、演繹能力等。

總之，從以上幾方面入手，對化工熱力學的教學工作有了更進一步的認識，以培養高素質化工人才為目的，通過不同教學方法的體驗，激發了學生的學習興趣，靈活運用化工熱力學的理論知識解決實際問題的綜合實踐能力。

【參考文獻】

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如何激勵研究生的創新意識，鍛煉和培養研究生的創新和研究能力，是研究生教育改革的重要課題之一。當前，傳統的接受式教學模式面臨巨大的挑戰，這種教學方式的特點是：教師在講臺上講授，學生在臺下做筆記，學生被動地接受知識，這種傳統的單向灌輸式教學方式，無法調動學生學習的積極性和主動性，學生往往在沒有壓力的狀態中學習，教學效果不佳。本科生相比，研究生身心已較為成熟，思維活躍、求知欲望和實踐意向都較為強烈，若還是采用傳統的灌輸式教學，注重結論和公式的推導，而這些結論和公式到底有何作用，學生常常并不清楚，學習積極性不高，教學效果事倍功半。學生缺乏研究創新，不能很好地解決實際問題，是傳統教學模式最大弊端，有的研究生在進入論文階段后不清楚科研論文如何寫作，對科學問題的敏感性不強，將文獻的閱讀變成簡單的課程學習，科研能力、創新能力都不強，專業課程內容呈老化，教學特點日益淡化，甚至浪費了課程學習階段，因此，有必要對研究生的課程，尤其是專業課程的教學方法和教學理念進行改革，引進國內外先進的教學方法和教學理論，提高研究生的科研能力和創新能力。

研究性教學模式是在綜合美國布魯納的“發現學習模式”和瑞士皮亞杰的“認知發展學說”基礎上構建的教學模式，主要強調它在與工程實踐結合較緊密的專業課程中的應用，是一種培養創造性人才的新途徑。因為學生學習的過程與科學家的研究過程在本質上是一致的，因此學生應像“科學家”一樣，以主人公的身份去發現問題、分析問題、解決問題，并在探究過程中獲取知識、發展技能、培養能力，特別是培養創新能力，發展自己的個性。研究性教學將科學研究的思想和過程融入課堂教學中，鼓勵和帶領學生從課本固有知識框架中走出來，勇敢且智慧地去發現未知，幫助學生形成自己對某一事物的分析路徑和獨特觀點。

《高等工程熱力學》是動力機械、制冷與低溫工程、工程熱物理、化工等與能源相關專業研究生的重點基礎課程，其理論對高效利用能源、節約能源以及開發新能源有重要的指導意義。其主要教學內容包括熱力學理論基礎、流體工質的熱力性質計算、多組分系統熱力學和相平衡、管內氣體流動熱力學。其教學目的是讓學生更深刻地理解熱力學三大定律，以及用熱力學知識去解決問題的方法。從以往的教學情況看，學生普遍反映理論較難理解，課程實用性不強，學習興趣不高。針對這種情況，筆者結合研究型教學的特點進行以下方面的嘗試。

一、改變教學手段，傳統教學模式和課堂討論式教學相結合

《高等工程熱力學》是本學院研究生的專業基礎課程，一些必要的理論和方法需要通過傳統教學模式教授給學生。在講授過程中，針對以往學生提出的實用性不強的問題，在講解某一理論的時候，更側重該理論及方法的應用背景，讓學生在結合使用背景去理解理論知識，達到事半功倍的效果。課堂討論則是研究型教學的一種方法，研究導向的教學模式側重于營造情境，提出問題，引導學生獨立思考，形成自己的觀點，而不在于給學生提供權威性的標準答案。在進行傳統教學的一個階段結束之后，進行一堂課堂討論，一方面，有利于加深學生對所學知識的理解；另一方面，也可以提高學生對問題獨立思考的能力。但組織課堂討論，要注重討論內容的選擇，過難或過于抽象的問題會使學生喪失興趣和信心，導致冷場。在課堂討論過程中，教師要始終把握討論的重點和方向，不致偏題，對于學生提出的觀點，教師要給予適當的點評和鼓勵，指出其不足，并引導討論逐步深入進行。同時為了避免同學在課堂上提出的問題比較空洞、缺乏一定的論據，在課堂討論的前二周時間會給學生布置下去題目，讓學生在課下進行查閱資料并歸納總結，最終在課堂上提出自己有理有據的論點。

同時筆者鼓勵學生自由思考、標新立異，引導學生在已有的學習和生活經驗基礎之上形成假說。比如，在進行“準平衡過程和可逆過程”這兩個基本概念的課堂討論中，有很多同學提出了對這兩個概念自己的理解，對原有的概念提出了質疑。同時通過課堂討論，大家也更深刻地理解了在經典熱力學中為什么要引入這兩個概念。

二、完善課程內容，追蹤研究領域的最新進展

學生要完成研究型的學習，單靠一本教材是不可能完成的。所以筆者在教學的過程中，針對某一部分教學內容，筆者經常是結合著國內外最新的研究文獻或者碩博論文進行講解，同時附上參考文獻。在整個課程的講解過程中，筆者共引用了10余本書，并對其進行簡短評價，學生可以根據自己的興趣和研究方向，有重點地對這些參考書和文獻進行深入的研究。研究生階段學生對研究領域內的所有未知充滿好奇，通過對本領域最新進展的學習，可培養學生創造性思維的意識。科研工作如果缺少創新性，則研究的價值就不能體現出來。因此筆者在授課過程中，一方面介紹當前研究的熱點問題，比如說開發環保型工質的問題、先進聯合循環的問題、不可逆熱力學中有限時間熱力學的問題等。同時還給學生介紹本專業的一些高水平期刊，比如說《Progress in Energy and Combustion Science》、《Microscale Thermophysical Engineering》等。讓學生追蹤本學科領域的最新研究進展，開拓自己的思路和視野。

三、改變評價體系，考核形式多樣化

過去的考試體系往往是一卷訂終身的形式，教學圍繞考試轉。最終考核的不是學生的綜合能力，而是學生的記憶能力。因此筆者和課程組其他人員討論，擬定采取“小組作業”和“個人作業”相結合的考核方式。小組作業一般由6～8人分工完成。在學期初期就將學生分組，每個小組的題目不同，要結合所學的內容和研究專題去確定題目。小組成員要定期進行討論。在小組研究過后，需要撰寫科技類的小論文，字數一般為3000字左右。之后，由小組成員分工把主要內容采用適當的形式（多采用PowerPoint）講解出來，其他小組的成員和教師會就作業內容提出問題。小組作業一般占個人總成績的40%，個人作業占個人成績的60%，其由期末考試、平時討論發言情況成績組成。期末考試改變過去閉卷考試的形式，而采取開卷考試的形式，試題題目側重于運用知識去解決實際問題的方法，而不再是公式的死記硬背。

通過這種考試形式的改變，在很大程度上調動了學生主動學習的積極性，對高等工程熱力學產生了濃厚的興趣。“小組作業”的形式改變了過去學生只是一個人悶頭拿著教材看和學的狀態，注重和組內其他人的交流，加強合作意識。同時小組的經常討論，也使得每個學生都得到了表達自己的機會，使學生的表達能力得到了加強。而科技論文的撰寫，是研究生今后從事科研的必備能力，因此課堂上科技論文的撰寫是其練兵的過程。這大大地激發了學生的學習興趣，同時也鼓勵學生的創新思維。

研究型大學培養的研究生更應該具有創新意識，因此在研究生專業基礎課上進行研究型教學的探索是非常有必要的，根據筆者進行的教學模式、教學內容和評價體系三方面的改革探索，已經確定初步的成效。但這僅僅是課程改革的開始，在教學模式和教學內容上我們還有許多工作要做，旨在使我們培養出來的研究生都符合知識經濟時代對創新人才的要求。

參考文獻：

[1]翟亞軍，哈明虎．我國研究生課程教學中存在的問題及對策研究[J].中國高教研究，2004，(6)：39-41.

[2]張喜德.研究生專業課程教學改革的探討與實踐[J].廣西大學學報(哲學社會科學版)，2006，(28)：65-66.

[3]孫旭峰。有限元法課程中的研究型教學實踐[J].高教論壇.2009，(3)：86-88.

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2化工專業英語教學實踐改革的方案——專題報告教學模式

在教材中完善的同時，及時更新化工專業英語的教學大綱和課程教授內容的PPT制作。在此主要強調PPT的模塊式教學，將課程的教授分成八個系列專題報告，每一個專題可以論述一個具體領域的概況，便于學生更全面地認識化學工程與工藝專業究竟是一個怎么樣的行業。結合學生已修過的《化工熱力學》、《化工原理》、《分離工程》、《潔凈煤技術》、《化工設計》、《石油煉制工程》專業課，尤其是煤化工(煤制油、煤制天然氣、煤制甲醇、煤制烯烴)、煤層氣綜合利用、清潔油品生產、生物質能轉化、稀土潔凈化生產等領域發展，列舉出各個領域中典型的工藝進行介紹，可以更加深刻理解各個工藝過程。比如，專題報告五主要介紹聚丙烯聚丙烯產品的特點和用途，生產工藝的具體流程和特點，以及催化劑的特性。專題報告教學模式(圖2)的教學更能提高學生對于前言工藝和典型的認識和熟悉，為學生步入社會和工作崗位奠定一定的基礎。

3科技論文寫作的初步入門

通常情況下，科技英語論文文章結構嚴謹，文體形式多樣化，如論文、論述、實驗報告、教材、專利、說明書等，文章尊重客觀事實，多以敘述原理，描述自然現象為主，用詞嚴謹、理論推導多、表達明確、邏輯性強。為此，從化工領域的期刊中(比如，Industrial&EngineeringChemistryResearch.，AIchE，Energy&Fuel等)中選取幾篇文章，每篇論文的大體框架基本為題目、作者及地址、摘要、前言、實驗部分、結果與討論、結論、致謝、參考文獻等九個部分，然后進行閱讀講解，著重介紹閱讀過程中如何迅速把握論文的重點，哪些需要精讀，哪些需要略讀，在此基礎上才能有效提高閱讀論文的效率。在熟練閱讀的基礎上，針對以上的論文框架，展開具體每個部分應該怎樣去寫，并進行舉例說明。每講完一部分，需要給出一個題目，要求同學們一起來討論并給出一個具體的寫作方案，這些全部都要求學生在課堂上完成，這樣便于及時消化內容，達到趁熱打鐵的效果。在學期末組織學生模擬參加一次國際學術會議，將課上的同學分成幾個大組，各組的學生可以在課下利用課余時間搜集一些針對化工領域的相關材料，親自動手組織和編寫材料，制作PPT，并與其它組的學生進行交流和講解，這樣既能使學生及時了解當今世界最新科技動態，又能將本人在專業領域研究的新成果和新思路直接與同行進行交流。這樣也可以打破傳統的以教師為主的劣勢，充分發揮學生的主觀能動性和團隊協作能力，從讀、寫、講上突破自我，更加適應專業英語對于化工專業人才的培養。

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1 前言

利用水合物進行氣體分離是一門新穎的學科。水合物法分離氣體是基于各種氣體形成水合物的壓力差別很大，控制壓力使易生成水合物的組分發生相態變化（從氣態到固態），因此通過形成水合物易進行某些氣體分離，如甲烷和乙烷、甲烷和乙烯等。與超臨界萃取、深冷分離和冷凍結晶分離相比，水合物的生成條件溫和、能耗低、分離效率高而且對環境無害，具有廣闊的應用前景。

利用水合物進行氣體分離就必須對水合物的相平衡條件進行深入的研究，氣體水合物相平衡熱力學主要解決氣體水合物形成和存在的溫度、壓力條件，預測已知狀態系統是否可形成水合物。其理論依據主要是多相系統相平衡理論，而這要涉及到水合系統所有相中每一組分化學勢（逸度）的計算。因此，建立所有物質在每一相中的化學勢（逸度）模型是氣體水合物相平衡熱力學的主要任務。

2 熱力學預測模型的分析

根據相平衡準則，平衡時多元混合物體系中的每個組分在各相中的化學勢相等，采用水（W）作為考察組分，即：

由上式可知，預測水合物生成條件的理論模型可分為水合物相和富水相的熱力學模型兩部分。

范德瓦爾-普朗特根據水合物晶體結構的特點，應用統計熱力學方法結合蘭格繆爾氣體等溫吸附理論，推導出如下的表達式：

C為客體分子j在i型空穴中的蘭格繆爾常數；

NC為氣體混合物中可生成水合物的組分數目。

以后針對ijC的計算，又提出了多種對此模型的改進，主要有：Parrish-Pransnitz模型，Holder-John模型，Ng-Robinson模型和Du-Guo模型等。

Chen-Guo模型

1996年陳光進和郭天民提出了一個完全不同于范德瓦爾-普朗特模型的全新的水合物模型。

Chen-Guo認為水合物的成核過程同時進行著以下兩種動力學過程。

準化學反應動力學過程：氣體分子和水絡合生成化學計量型的基礎水合物。

吸附動力學過程：基礎水合物存在空穴，一些氣體小分子吸附于其中，導致整個水合物的非化學計量性。

在第一個過程中，溶于水中的氣體小分子與包圍它的水分子形成不穩定的分子束，分子束的大小取決于氣體分子的大小，一種分子只能形成一種大小的分子束。分子束實際上是一種多面體，它們締合過程中為保持水分子四個氫鍵處于飽和狀態，不可能做到緊密堆積，締合過程中必然形成空的胞腔，稱其為連接孔，這就是水合物中另一種大小不同的空穴。這一過程可由下面的反應表示：

對范德瓦爾-普朗特模型的改進主要集中于蘭格繆爾吸附常數計算方法的改進，但結果始終不能令人滿意，筆者認為，這是因為這些模型都是以統計吸附理論為基礎，范德瓦爾和普朗特在最初提出該模型時，假設水化物生成過程服從蘭格繆爾等溫吸附理論，但事實證明這種假設過于簡單，水合物生成機理極其復雜。這也正是Chen-Guo模型優于范德瓦爾-普朗特模型的原因。ChenGuo認為水合物生成過程同時存在著兩個動力學過程，以此理論為基礎得到的模型其計算結果與實驗數值符合得較好。上述七種理論模型的精確度依次為：Chen-Guo>DuGuo>NR>HJ>PP>VDW。

更重要的是。Chen-Guo模型形式更為簡單，避免了較難直接計算的化學位，因此也就避免了去選擇一些易于造成混亂的基本參數，計算更為簡便，總之，比起范德瓦爾-普朗特系列模型，Chen-Guo模型更適用于工程技術人員進行工業計算。

4 氣體水合物熱力學模型的修正與改進

綜合上述各種模型的優點，結合實際工業需要，本文以Chen-Guo模型為理論基礎，引用Nasrifar的混合規則，并且考慮了氣體溶解度的影響，對Chen-Guo模型進行了改進。

由前述可知，對混合氣體而言，ChenGuo模型的相平衡準則為：

該模型假設液相中的電解質、醇類和溶解氣三者相互之間沒有影響。

5 模型考核

為了證明本模型的預測能力，應該用本模型的預測結果和實驗數據相比較，本模型即可預測平衡溫度又可預測平衡壓力，當考核預測溫度的準確性時，采用溫度的統計平均絕對誤差（AATD）來表示。AATD按下式給出定義：

式中NPTS代表所取的點數。

壓力的平均誤差百分數（AAPE）由下式給出：

本文首先利用該模型預測甲烷在電解質（NaCl、KCl、CaCl）溶液中生成水合物的能力，然后將計算值與實驗值相比較，見下表2，從表中可以看出計算值與實驗值符合的比較好。

6 結論

本文對水合物相平衡熱力學模型進行了總結和改進，將測試溫度以冰點為分界點劃分為兩個區域，在不同的區域采用不同的方法計算水的活度。可以預測含醇或/和電解質溶液水合物的相平衡條件，考慮了氣體在水中溶解度對水合物相平衡條件的影響。論文還對水合物氣體分離技術進行了闡述。

參考文獻

[1] Van der Waals，J.H..Clathrate solutions. Advances Chenical Physics，1959

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0151-02

一、引言

《化工分離過程》是武漢大學能源動力學科化學工程與工藝專業開設的研究生專業課程。該課程特點是綜合性強、內容廣泛，包括化工實際生產中多組分物系分離過程的原理、流程、計算、應用以及相關領域的前沿研究。要求學生掌握各主要分離過程的基本原理、特性分析、操作特點、簡捷和嚴格計算法、應用以及研究進展等。雖然學生在本科階段已經學習了《物理化學》、《化工原理》等基礎課程，但由于分離過程所涉及到的化學工程基礎知識點較多，經驗性知識內容較多，而新的分離技術與分離裝置又不斷出現[1]，學生學習有一定難度，因此，如何組織好這門課的教學至關重要[2，3]。本文根據研究生課程《化工分離過程》教學的特點，對該課程教學存在的問題進行了總結，結合研究生課程教學實踐，深入研究教學方法，并提出了課程教學的改革方案。

二、課程現狀及存在的問題

1.課程概況。本課程第一章為單級平衡過程，主要講述相平衡，多組分物系的泡點和露點計算，閃蒸過程的計算。第二章為多組分多級分離過程分析與簡捷計算，涉及設計變量，多組分精餾過程，萃取精餾和共沸精餾，吸收和蒸出過程流程，萃取過程。第三章為多組分多級分離的嚴格計算，包括平衡級的理論模型、逐級計算法、三對角線矩陣法。第四章為分離設備的處理能力和效率，主要為氣液傳質設備的處理能力和效率、萃取設備的處理能力和效率、傳質設備的選擇。第五章為分離過程的節能，分離的最小功和熱力學效率，精餾的節能技術，分離順序的選擇。第六章為其他分離技術和分離過程的選擇，主要為膜分離技術、吸附分離、反應精餾、分離過程的選擇。教材選擇為陳洪鈁、劉家祺編《化工分離過程》（化學工業出版社，2006年），參考教材選擇勒海波等編著《化工分離過程》（中國石化出版社，2008年），賈紹義、柴誠敬主編《化工傳質與分離過程》（化學工業出版社，2001年），以及蔣維鈞編著《新型傳質分離技術》（化學工業出版社，2006年）。

2.教學面臨的主要問題。（1）內容多，學時少。“化工分離過程”具有知識點多、復雜例題多、圖表公式多等特點，傳統的教學以板書為主，重要內容、公式推導以及例題講解都不便，教學效果不理想。同時隨著化工分離過程新技術的出現，要求研究生更加重視新知識、新理論，這些要求與較少的課程學時形成沖突[4]。（2）教學內容落后。隨著學科和新技術的發展，化工分離過程理論也應不斷完善。當前課程教學內容很多都已落后，而且對于本學科的前沿思想、理念、方法未得到重視。早期的教學大綱和教材不能滿足學生目前所學所用[3]。（3）教學評價機制不完善。考核評價單一且不完善，傳統的考核方式通常以單一的期末閉卷考試為主，教學效果和學生對課程的掌握程度主要通過期末理論考試成績來評價。這種單一評價學生成績的考核方式不適應《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》的要求，也不利于學生的全面綜合發展。（4）教學方法單一。化工分離過程的原理和結構復雜，依靠傳統教學方式獲得的信息很抽象，學生難以理解，而且教學方式過于單一，學生較難理解工作原理。當前已經跨入網絡時代，但專業課的教學遠遠沒有利用先進網絡技術，仍然停留在教師講授、學生習題的狀態。學生的創造性和積極性難以被激發出來，導致教學效果欠缺。

三、教學方法改革與實踐

1.優化并整合教學內容。合理安排教學內容，在有限的學時數下，盡量保持教學內容的系統性和完整性。化工分離過程僅有36個學時，如何選擇教學重點以及教學方法，對提高本課程的教學效果十分重要。目前現有課程內容設置與化工原理、物理化學、化工熱力學等課程具有一定的重復性。通過認真比較，教師對教材內容進行了優化與整合。

我們采用的主教材為陳洪鈁、劉家祺編《化工分離過程》，由于本專業研究生本科期間未修《化工熱力學》，故將第二章作為講述重點。此外，增加新型化工分離技術，將超離子液體、膜分離、雙水相技術等典型工程案例引入教學中，使課堂教學更具有現實性和新意。減少與化工原理內容的重復，對化工原理教材中已涉及到的內容如雙組分精餾、吸附和結晶等安排自學，重點講解多組分體系的工程計算，將有關基礎及計算機應用在藕合與集成過程設計中體現出來，培養學生利用化工單元操作的基本原理解決實際復雜體系分離問題的能力。由于每章授課時間只有3～4學時，我們將課程重點放在分離技術合理選擇、分離過程優化設計上；且根據具體產品的生產方法，結合化工原理、反應工程、化工熱力學，從工程、經濟、環保等角度出發，講授專業知識。

2.多元化教學方式相結合。化工分離過程涉及大量單元過程及分離設備，需要較多的圖表表述，傳統的教學方法中，圖形的表述形式和內容受到局限。因此通過多媒體課件、板書及視頻相結合改進教學效果。

一方面，采用多媒體教學可充分利用電子課件、動畫、視頻等將其知識直觀表述，為學生提供真實的情景教學環境，把化工分離過程中復雜內容簡單化，抽象內容具體化，枯燥內容形象化，不僅激發了學生的學習興趣，同時也豐富了課堂教學內容，提高了教學效率和效果[2]。充分利用網絡資源如動畫和錄像，改善了教學媒體的表現力和交互性，促進了課堂教學內容、教學方法、教學過程的全面優化，從而提高了教學效果[1]。例如講解甲醇生產裝置工藝設計等。另一方面，傳統板書在教學中也起著至關重要的作用。公式推導、邏輯計算與微觀原理的分析，需要板書與PPT結合，引導學生的思維。此外，在教學過程中還采用了對比式教學方法，例如，雙組分精餾和多組分精餾，簡捷計算法和嚴格計算法，共沸精餾和萃取精餾，操作型計算和設計型計算等。

3.課堂討論教學。研究生課程的教學應更加深入地采用師生互動的方式而非傳統的本科生課程教學方式。討論課的一種方式是當講授到課程的重難點時，加入討論環節，把重要問題提出來，先讓學生分組討論，然后教師再針對重點和難點進行細致講解。這樣可充分調動學生的積極性，加深了學生對知識的理解，也加強了學生知識體系的完整性。例如在講多組分精餾時，教師在介紹完兩個極限條件及進料位置的選取后，讓學生討論簡捷計算方法的步驟和應用，并與二組分精餾進行對比分析。另一種方式是教師根據每章主要內容，列出討論選題提前發給學生。本課程的討論課設置了不同專題，例如超臨界流體萃取、反膠團萃取及雙水相萃取，液膜分離技術，特殊精餾過程分析，新型吸附技術、新型膜分離等。每人自選一題，要求學生查閱國內外最新文獻并制作PPT。每人陳述20分鐘，其他同學和教師對其論題進行提問，由該同學負責回答。討論結束后，教師評價該同學的陳述情況，并提出建議。教師從學生的講述中可基本了解其掌握知識的程度，查閱資料的多少，其他學生通過該生的陳述，也擴展了知識面。通過開展討論式課堂教學，極大調動了學生的主觀能動性，取得了很好的效果。

4.課堂教學與課題研究相結合。如何提高研究生的學術研究能力是研究生培養的關鍵。武漢大學能源動力學科化學工程與技術專業是由電廠化學專業發展而來的，主要培養面向電力能源行業尤其在電力生產用水處理方面的從業人員，因此在教學過程中如何提高研究生解決問題的能力顯得尤為重要。在加強學習理論知識的基礎上，教學中要求研究生對學科前沿加以關注，根據導師的研究方向，了解化工分離過程在該研究方向上的發展及應用近況，撰寫文獻綜述，同時通過查閱大量文獻資料，獲取化工分離過程最前沿的知識，不斷提高理論水平。

5.改革考核評價方法。建立多元化、規范化的研究生專業課程評價體系。本課程有針對性地改革了考核方式，重點考察研究生掌握知識的能力，如：采用開卷考試、專題研討和課程論文相結合等方式，注重考核研究生將所學知識融會貫通，應用于解決實際問題的能力；指導研究生撰寫課程論文，促使其查閱大量文獻資料，了解學科發展前沿，拓寬知識面。通過考核力求提高研究生分析問題和解決問題的能力，激勵學生重視和積極參與學習的全過程，把能力培養、知識傳授和素質教育融為一體。本課程將考核進行細化，分成以下四部分：期末開卷筆試成績占40%，專題匯報占25%，課程論文占25%，平時表現10%。

四、結語

工科研究生專業課程的教學目的在于學以致用，需要通過有效的教學環節保證學生掌握必要的課程知識要點，并學會將之運用于分析解決實際問題。本文作者經過近幾年對研究生課程《化工分離過程》教學方式的探索與實踐，通過優化整合課程內容，采取多元化教學方式，能夠有效改善傳統教學方法上存在的諸多問題，調動學生的學習興趣和主動性，從而提高課程的教學效果，并且能使學生在其他方面得到提高，全面提升專業素養。

參考文獻：

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篇（6）

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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篇（7）

余熱鍋爐是指那些利用工業過程中的余熱以產生蒸汽的鍋爐，借以提高熱能的總利用率，降低燃料消耗指標，降低電耗， 以獲取經濟效益。在一個典型的燃煤燃氣電廠或者化工廠中，存在很多高溫熱源。可以通過蒸汽或其他如氟利昂、輕質烴之類的工作流體，回收過程中產生的或剩余的能量。對鍋爐和冷凝器采用較大的換熱面積，可以增加系統的動力輸出。但是，在功率回收和換熱器的投資成本之間存在一個折中平衡。

一、鍋爐煙氣余熱利用的研究背景和意義

我國是一個以火力發電為主要電力來源的國家，截至2012年底，我國的電力總裝機容量達到了 11.45億千瓦，其中火力發電裝機容量占到71.55%，火力發電量占到了全國發電總量的78.57%，如圖1-1所示。我國的火力發電以燃煤為主，煤電裝機容量7.58億千瓦，占火力發電裝機總容量的92.55%。我國的燃煤電廠為全國提供了將近80%的電能，但也消耗了全國將近60%的燃煤和20%的工業水，排放出約占全國總量45%的SO2、50%的NOx、和48%的CO2。

電站鍋爐是燃煤電廠能量轉化系統中最基本也是最重要的設備之一，電站鍋爐是否節能會直接影響燃煤電廠的整體性能、進而會對全國的節能減排戰略產生重要影響，因而意義重大。目前我國的電站鍋爐排煙溫度普遍高達120-140℃，鍋爐效率90-94%，供電效率35-43.6%，供電標準煤耗350-282g/kW?h。在鍋爐的各種熱―損失中，排煙熱損失占鍋爐總熱損失如一半以上，按照國家質量技術監督局的《煙氣余熱資源量計算方法與利用導則》計算，我國的低溫煙氣余熱資源量達0.7億噸標煤。.如果能回收電站鍋爐煙氣余熱，使鍋爐的排煙溫度降至60-80℃，鍋爐效率將會提高2-4個百分點，供電標準煤耗下降2-5g/kW?h，年節約標煤約1000-2000萬噸；同時電廠排放的熱量減少，可以大大降低環境熱污染，減輕熱島效應；而由

于節能減少了煤炭消耗量，煙氣中的SOx和NOx等有害氣體以及CO2的排放量也會大大降低。總之，鍋爐煙氣余熱利用具有節能、節水、減少CO2及其它有害氣體排放等綜合作用，具有巨大的經濟和社會效益，對我國的節能減排戰略而言具有重大意義。

二、余熱系統最優化條件的建立

燃煤電廠的主要任務是實現能量轉換，即通過燃燒將燃料中的化學能轉化為熱能，熱能被水吸收轉化為蒸汽的熱能，然后通過汽輪機轉化為機械能，最后由發電機轉化為電能，燃煤電廠的主要設備包括鍋爐、汽輪機和發電機等系統。中國燃煤電廠的排煙溫度普遍高于設計值，因此有必要采取措施回收煙氣中的余熱資源。常用的方式是在鍋爐的尾部煙道布置低溫省煤器，利用煙氣余熱加熱凝結水，從而達到降低排煙溫度、節能降耗的目的。回收鍋爐側的煙氣余熱利用于汽機側回熱系統的方式具有較好的可操作性和較高的經濟性。

三、集成低溫省煤器的常規煙氣余熱利用系統

低溫省煤器布置在鍋爐尾部煙道中，結構與常用的省煤器類似，其中的介質是從汽輪機回熱系統的低級別回熱加熱器中引出的低溫凝結水，水側溫度較低，因此被稱為低溫省煤器。運行時一般從某級回熱加熱器引出部分或全部凝結水，送入低溫省煤器中，凝結水在低溫省煤器中吸收尾部煙氣的余熱，使排煙溫度降低，凝結水自身溫度被提高后返回相應的較高級別的回熱加熱器入口處，重新進入回熱系統。因此低溫省煤器代替了部分汽輪機抽汽的作用，可以排擠這部分汽輪機抽汽繼續在汽輪機中膨脹做功，增加汽輪機的總功量，在入爐燃料量不變的情況下，增加機組總出功，提高電廠經濟性。

四、鍋爐煙氣余熱利用系統水側優化

在煙氣余熱利用系統凝結水側，低溫省煤器與回熱系統的聯結方式以及排擠抽汽的級別不同都會對余熱利用的效果以及運行的可靠性造成影響。就低溫省煤器聯入熱力系統的實質而言，聯結方式只有低溫省煤器串聯入回熱系統和低溫省煤器并聯入回熱系統兩種方式；若考慮到換熱溫差、節能效果等方面而選擇排擠不同級別的抽汽，低溫省煤器聯入熱力系統的具體聯結方式可分為串聯、單級并聯、跨級并聯以及串并聯混合等方式。聯結方式不同，節能效果可能具有很大差異，因此根據實際工況以及系統參數選擇合理的集成方式尤為重要。

1.煙氣余熱量計算

在對鍋爐受熱面進行熱力計算時，需要計算空氣和煙氣的洽值。

要進行鍋爐受熱面的傳熱計算，必須知道如何計算空氣和煙氣的洽值。此處空氣和煙氣的洽的含義是：在定壓條件下，將1kg燃料燃燒所需的空氣量或所產生的煙氣量從0℃加熱到θ℃時所需的熱量。

實際空氣的焓的計算式為：

2.熱力學節能效果分析

在本論文的研究工作中，利用等效恰降法進行煙氣余熱利用系統的熱力學節能計算。根據等效焓降理論，對于各級抽汽，其等效焓降Hj可歸納為下列通式：

五、結論

本文通過余熱量的計算、熱力學節能效果分析、余熱系統最優化條件的建立以及對鍋爐水側系統的分析有效的利用回收熱能。

從熱力學分析來看，低溫省煤器回收的熱量在滿足限制條件的情況下排擠更高能級的抽汽能獲得更好的節能效果。但同時，煙氣余熱回收系統與汽水系統的集成要受到回熱系統中凝結水溫度和流量等條件的約束。

從熱力學分析角度，低溫省煤器串聯方案的節能效果等同于與相應回熱加熱器并聯的方案；而跨級并聯方案的節能效果介于與前后兩級回熱加熱器單獨并聯的兩個并聯方案的節能效果之間。

從流體力學分析角度，并聯方式不會增加新的壓頭損失，而串聯方式需要增加輔助泵提供額外壓頭。并聯方案更適用于在電廠原有熱力系統的基礎上進行余熱利用改造。

篇（8）

Two Opinions about Chinese National Standard GB 7484-87

CHEN Jian-mei GU Hao

（School of Petrochemical Engineering， Changzhou University， Changzhou Jiangsu 213164，China）

【Abstract】Owing to the sensitive， simple and rapid peculiarities， the fluoride ion-selective electrode method in water quality， waste water， etc has been used extensively. After the publication of Chinese National Standard GB 7484-87， there were also literatures published on the study of this method. Produces different with GB 7484-87 were compiled in the textbooks of the elemental chemistry experiment in universities. It was appeared that there were a lot of works needed to do to accelerate and generalize the application of the above standard. Furthermore there exist some problems of the terms and basic principles about the mentioned standard. For generalizing and accelerating the application of this standard， two opinions were put forward and these would be discussed and deliberated with craft brother academically.

【Key words】Fluoride ion-selective electrode method；Electromotive force of cell；Modified Nernst equation；Equilibrium potential；Steady potential

c0 引言

在水質 、生物化學、醫學藥物、食品、巖礦、冶金爐渣、廢水、大氣等環境保護等各領域需要測定氟含量，由于氟離子選擇電極法具有靈敏、簡單、快速等特點而得到廣泛應用。

已經對離子選擇電極法測定水中的氟含量進行過較多研究[1-5]，并且入選為高校分析化學教材[6-13]。國外已公布離子選擇電極法有關的標準[14-15]，國內也公布過離子選擇電極法測定水質中氟化物的國家標準[16]。 雖然標準[16]早己在1987年公布，而且該標準的可操作性和分析結果的可靠性方面都是不錯的；但從上列論文及教科書的內容來看，還有不少推廣應用工作要做。此外在術語和基本原理方面也存在一些問題，本著促使該標準能更好推廣應用的愿望出發，根據百家爭鳴的方針，提出兩點意見，在學術方面和同行們探討、商榷并提出相應的建議。

1 標準[16]的原理部分作了如下描述

“根據Nernst方程式，溫度在20-25℃之間時，氟離子濃度每改變10倍，電極電位變化58±1mv。①

當氟電極與含氟的試液接觸時，電池的電動勢E隨溶液中氟離子活度變化而改變（遵守Nernst方程）。當溶液的總離子強度為定值且足夠時服從關系式（1）：

E = E-（2.303RT /F） logc■ （1）②

E與logc■ 成直接③關系，2.303 RT /F 為該直線的斜率，亦為電極的斜率。

工作電池可表示如下：

Ag|AgCl，Cl-（0.3mol/L），F-（0.001mol/L）|LaF3||試液||外參比電極。④”

從上述原理部分可見其理論基礎是Nernst方程，即該測量是滿足熱力學的平衡條件的。實際上，該標準在 6.5.2節 一次標準加人法中關于結果的計算的式（2）描述如下：

“s――電極的實測斜率。”

上述描述要求s取用電極的實測斜率而不取用Nernst方程理論斜率，說明該工作電池并不完全遵守Nernst方程，而是近似地遵守Nernst方程；也可說明該工作電池并不完全滿足熱力學的平衡條件。

在測定過程中，采用電極的實測斜率來處理測定數據無疑是正確的。氟離子選擇電極的實測斜率和氟電極的質量、制造缺陷和使用歷史等有關；因此氟電極也并不完全具備可逆電極的性能。

2 不完全滿足Nernst方程的原因

2.1 工作電池的電動勢只符合下列修正的Nernst方程

從IUPAC的關于離子選擇電極法的文件[14]可知：

工作電池的電動勢并不是完全符合理論上的Nernst方程；實際上它只符合下列修正的Nernst方程，該修正的Nernst方程定義為：

E = 常數 + [2.303×R×T/（zA×F）]×lg [aA + kpotA，B （aB）■ + kpotA，C （a■）■ ---]

E――實測得到電池的電動勢（mv）

常數――包括指示電極的標準電位、參比電極電位和液接電位等

R――氣體常數，等于8.314 J /（K?mol）

T――熱力學溫度（K）

F――法拉第常數，等于96487 C / mol

aA和aB、aC――相應地代表被測離子A離子活度和干擾離子B離子、C離子活度

kpotA，B――電位選擇系數

zA和zB、zC――相應地代表被測離子A和干擾離子B、C的帶正、負號的電荷數在修正的Nernst方程中，已將液接電位視為常數項，將此項包含在常數中；在對數項中還包括 I 種干擾離子的電位選擇系數（kpotA，I）。各kpotA，I是從實際體系中測定得到，而不是從熱力學理論上推導得到。因此修正的Nernst方程具有經驗公式的性質。

2.2 教科書[13]給出電池的電動勢方程式：

E電池 =？準SCE -？準膜-？準Ag-AgCl +？準氟電極不對稱電位 +？準液接電位；

說明工作電池的電動勢中還包括不為Nernst方程中所包含的 ？準氟電極不對稱電位。如果可能將此項視為常數，則可將它并入修正的Nernst方程中的常數中。由于具有該項的電池不是可逆電池，因此該電池在熱力學上并不處于平衡狀態。

2.3 Nernst方程中的a■只有在一定條件下，例如在一定的離子強度的稀溶液中、被測離子不形成絡離子時，才可視為和 c■成正比。此時a■和c■兩項的比例常數才可并入修正的Nernst方程中常數中。

以上三方面說明工作電池不能完全滿足熱力學的平衡條件。但它可以存在相對穩定的狀態，并近似地、有條件地遵守Nernst方程。

3 假定標準[16]中的工作電池遵守Nernst方程，按電池表示式右邊為正極、左邊為負極的書寫規則，上述電池在25℃的電動勢（E）可寫成：

E = ？準SCE-{？準Ag-AgCl （[Cl-] = 0.3mol?L-1） + ？準膜（0.001-a■）}

= ？準SCE-{？準°Ag-AgCl + 0.532×s + s × lg（0.001/a■）}

= ？準SCE-？準°Ag-AgCl +2.468 s + s × lg a■

令 K'=？準SCE-？準°Ag-AgCl + 2.468 × s，

則有：E = K'+ s × lga■。

標準[16]的注中給出：“待測氟離子濃度c ≤ 10-2mol/L時，活度系數為1，可以用c■代替其活度a■。” ⑤

當溶液的離子強度一定時活度系數一定，E = K+ s × lgc■。（K中包含活度系數）⑥

4 被測工作電池的電動勢測定值的性質

標準[16]中在 6.5.2 節一次標準加人法中，有如下的描述：“在不斷攪拌下讀取平衡電位值E2”，由此可見標準[16]對工作電池認定是可逆電池，而且體系處于平衡狀態；因此對被測工作電池的電動勢測定值定性為平衡電位。

然而如上所述該工作電池不能完全滿足熱力學的平衡條件；它只是處于相對的穩定狀態，并近似地、有條件地遵守Nernst方程。顯然對于一個未處于熱力學平衡狀態的體系中的電位稱之為平衡電位是不恰當的。可能是受到標準[16]的影響，教科書[6-9]也稱該電位為平衡電位；但在教科書[10-12]中稱之為穩定電位；應該認為稱為穩定電位是恰當的。

5 小結

討論了用離子選擇電極法測定水質中氟化物的國家標準[16]在基本原理闡述方面的有關問題。在理論基礎方面它不完全遵守Nernst方程，它遵守修正的Nernst方程。由于分析方法在原理方面忽略了很多次要因素的變化影響以及氟離子選擇電極的實際情況并不完全符合可逆電極的條件，嚴格地講被測定體系并不處于熱力學平衡狀態；而是處于相對穩定狀態。在這種穩定狀態下可以近似地適用的Nernst方程。堤出的兩點意見是：

1）在標準[16]中工作電池的電動勢寫作：E=E-（2.303RT/F）logc■是不妥的。建議（在近似的條件下）寫作：E = K'+ s × lga■。當溶液的離子強度一定時，E = K+s×lgc■。（式中：K和K'是不同的常數，s為實測得到的電極斜率）

2）對被測工作電池的電動勢測定值采用術語“平衡電位”是不妥的，建議采用術語“穩定電位”。

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[16]GB 7484-87 水質氟化物的測定 離子選擇電極法[S].北京：國家環境保護局，1987.

注釋：

①根據該標準對測定儀器準確度的要求，溫度在20-25℃之間，Nernst方程式斜率應為58.2-59.2 mv.

②標準中等號右邊的“E”可能是排版、印刷錯誤.該“E”應取用不同于E的字符，例如常數K'.

③標準中“接”可能是排版、印刷錯誤。應為“線”.

④根據工作電池書寫規則，工作電池應表示如下：

Ag|AgCl， Cl-（ 0.3mol/L），F-（0.001mol/L） |LaF3|試液外參比電極.

標準中前、后兩個“||”可能都是排版、印刷錯誤.

⑤根據分析測定準確度的要求，活度系數至少應準確至±0.01.未查到該數據的出處.

⑥標準中公式（1） 中s× lg c■一項前為“-”號，它符合氟離子選擇電極電位的表示式.在工作電池中，該電極是負極，因此工作電池的電動勢的表示式應為：E=K'+s × lg c■.

篇（9）

浙江工商大學案例型《高等物理化學》課程改革研究 （xgy12105）項目。

【中圖分類號】G642

物理化學作為環境、化學、生物、化工、材料等專業本科生基礎課，由于概念多、公式多，學生在學習過程中普遍感到抽象、難學和難理解，厭學傾向比較明顯。然而，物理化學中的理論、方法和觀念在培養學生創新能力方面又具備其他課程無法替代的作用。高等物理化學作為物理化學的延伸，是研究生階段的核心基礎課之一。因此，根據具體研究方向，改革教學方法，避免滿堂灌輸式的傳統教學模式，重新點燃學生的學習興趣，對培養研究生科研創新能力至關重要，是未來高等物理化學課程改革的必然出路。

一、我校環境專業研究方向與物理化學的聯系

我校環境科學與工程專業具有一級學科碩士學位授予權，經過多年發展，已形成5個特色的學科方向：（1）廢水處理與優化控制技術；（2）廢物處置與資源化技術；（3）大氣污染控制理論與技術；（4）環境功能材料與友好過程技術；（5）環境生物與生態修復技術。這些特色研究方向與物理化學有著非常緊密的聯系，物理化學的理論和方法一直被運用到環境保護中。例如：（1）水處理過程、污泥消化處理、熱污染控制等許多方面都涉及熱化學模擬計算；（2）作為常用的高級氧化技術之一-電化學方法涉及電化學基本原理、內電解、電凝聚、電解氧化/還原及電滲析等物理化學知識；（3）環境功能催化材料涉及熱力學和動力學等多方面的知識；（4）吸附劑、表面活性劑等污染修復方法與物理化學中膠體與界面部分密不可分。因此，針對研究生高等物理化學課程改革，必須考慮如何體現課程特色、以何種模式實現研究生科研活動中基礎知識再認識以及創新性思維能力的提高等關鍵問題。

二、環境專業高等物理化學教學設計改革

1.教學內容改革

高等物理化學包括化學熱力學、化學動力學、統計熱力學、結構化學四大塊內容。作為環境專業研究生的基礎課程，各部分教學內容應注重突出特色，有所取舍，不能簡單重復本科階段的物理化學教學。針對本校環境專業研究方向和有限的課堂學時，筆者認為，選取化學變化的方向和限度問題、化學反應的速率和機理問題、催化劑結構與性能關系、電化學基本原理和應用作為核心教學內容，有利于吸引學生結合自己的研究課題進行深入的自主學習。

在理論教學的基礎上，適當增加1-2個具體實驗，通過實踐教學深入、形象地理解環境凈化技術應用時的物理化學基礎知識。

2.教學方法改革

大量的實踐表明： 傳統的以教師講授為主的教學模式已經不能適應時代的發展，尤其是抽象性、概括性、邏輯性很強的高等物理化學教學。要培養研究生的科研創新能力，必須激發學生的自主學習熱情。因此，改革教學方式，以學生為主體，教師講授為輔，進行前沿引導式教學為現代高等物理化學教學改革點亮希望。

具體課程安排過程中，可按教師講授（提出問題）學生互動（解決問題）教師總結點評（基本原理強化）順序展開教學。改變傳統的系統講授為重點講授，教師根據學科特色，有側重地突出物理化學專業知識點的應用和前沿，設置課程研討課題；學生根據興趣自主選者課題，課后進行文獻調研和歸納，并在課堂上展示學習心得；最后，教師根據學生自主學習情況進行點評，并提出改進的建議。此外，在課堂教學上，應經常以啟發式的語言、事例來激勵學生，引導他們積極主動進行學習。

三、物理化學教學改革初探

根據教學設計，筆者初步嘗試了教師主講3個專題，提供學生6個課題，輔助1個實驗的教學模式。教師主講內容包括：（1）物理化學在光催化環境凈化技術中的應用；（2）物理化學在環境電化學技術中的應用；（3）物理化學中的膠體界面化學。提供學生選擇自主學習的課題如下：（1）物理化學與環境保護；（2）光催化體系的反應機制及應用時的瓶頸突破；（3）電化學處理有毒難降解有機污染物的電子轉移機理；（4）污水處理中的熱力學過程；（5）吸附法處理環境污染物的動力學過程；（6）膠體表面/界面調控與環境污染治理。要求學生學會利用學校圖書館的Web of Science和google學術搜索工具，查閱自選課題相關的文獻，主要是主流TOP期刊的論文，在大量閱讀文獻的基礎上，寫出能體現課題核心內容和研究亮點的綜述。經過這兩階段的學習，學生已基本具備文獻查新、科學問題提煉的能力。最后筆者選取環境污染治理的新技術-太陽能光催化處理印染廢水為輔助實踐教學，通過改變反應條件，觀察廢水色度變化，既能給學生直觀感受，又能通過后續的數據處理，讓學生體會到物理化學基本理論的美妙。

本實驗中主要涉及物理化學中的阿倫尼烏斯公式：

（1）

其中k為反應的速率常數，可以通過不同時間染料降解動力學進行擬合得到；A為反應的頻率因子，對于確定的化學反應為一常數；Ea為反應活化能；R為理想氣體常量；T為熱力學溫度。通過對公式（1）進行對數轉換，可以得到公式（2）：

（2）

通過測定不同溫度下染料降解的速率常數k ，可以利用公式（2）計算得到反應的活化能Ea；進一步通過有無催化劑的對比實驗，可以計算出染料降解反應中添加催化劑對Ea的影響，預測反應過渡態的相關信息，直觀而深刻地體會到物理化學基礎知識點在實際環保技術中的應用，使理論與實踐完美結合，激發學生在各自研究領域重新學習物理化學的興趣。

四、結束語

總之，物理化學是一門基礎理論性和實踐性都很強的學科，加強物理化學知識的學習，特別是通過課程解析物理化學基本規律在現代環境保護研究前沿熱點的作用，將會有助于我校環境專業研究生從分子本質上加深對本專業和研究方向的認識，促進研究生更快地實現從知識學習到科學研究的角色轉變。

參考文獻：

[1] 薛云波.環境專業物理化學教學方法的探討[J].南京工程學院學報（社會科學版）， 2006， 6（3）： 62-64.

篇（10）

1.2優化課程體系，體現厚基礎、寬專業的培養特色，拓寬專業口徑，淡化專業意識，加強基礎教學，培養通才，增強人才的適應能力，提升自我發展能力。首先，新培養方案提高了原來要求的規定修滿教學學分，其中適當增加了實踐教學學分。學校前兩年實施通識教育，不分專業，基礎教育課程一致性，后兩年體現專業特色，突出學科優勢。其次，在專業基礎課設置上，強化了四大化學的理論課時與實驗課時，同時整合了兩個培養方向在《化工原理及實驗》、《化工熱力學》、《化學反應工程》、《化工設計》、《專業外語》、《儀器分析與實驗》、《電工學》等課程的一致性，體現了厚專業基礎，寬專業口徑的特點，增強了人才強大的理論基礎。在專業必修課設置上，既要突出兩個方向的特色專業，又要體現我們學校的辦學特點，揚己之長，使培養的人才具有特色，滿足化工不同行業的需要。因此，我們將兩個專業方向的部分特色課程交叉選修。如：石油加工方向選修《煤化工基礎》、《潔凈煤技術》，煤化工方向選修《石油化學》、《石油加工基礎》，使所有的學生，既懂得了本專業的知識，也跨入了另一個相鄰領域，擴展了知識面，也強化了就業優勢。

1.3重視實踐和創新能力培養，鍛煉和強化學生實踐動手能力，培養學生的創新思維和綜合實踐能力，最終成為具備實踐和創新能力的應用型化工人才新培養方案中，在實踐教學環節，除了傳統實習之外，引入了仿真教學，綜合實驗和綜合能力素質訓練，強化了實踐能力的重要性，促進了學生綜合能力的提升。在實踐教學體系中，金工實習、認識實習、生產實習，為學生提供了廣闊的實踐平臺，我們學校先后與地方6個化工企業及科研院所簽訂了實習協議，每年都有學生去進行不同類型的實習，同時，我們也鼓勵學生到企業委托實踐，增強學生理論與實踐結合能力的培養。在課設和畢業設計（畢業論文），大膽創新，允許學生參與教師或者企業的科研課題，發散思維，在實踐中提升學生的創新能力；鼓勵學生積極參與“挑戰杯”、“創新實踐”、“科技小論文大賽”“資格認證”、各種論文和實驗等大賽、以及參與各種培訓及調查報告等，提升學生的創新思維，培養創新能力。

在仿真教學環節，學校引入了化工仿真實訓軟件，提供計算機房，使學生足不出戶，在計算機上就可以模擬實際化工工藝路線與實際化工裝置，自己動手操作，將理論知識與實際處理問題相結合，既鞏固了專業知識，也應用了專業知識，同時提升了動腦和動手能力。在專業實驗環節，既體現兩個專業方向的共性，也強化了專業方向的特色。比如；石油化工方向學生開設化學工藝學專業實驗與石油加工專業實驗，而煤化工方向學生開設煤化工專業實驗的同時，也進行石油加工實驗，這樣既淡化了專業方向性，強化了大化工的概念，也使學生在就業中更具備了競爭力。