NNN第1-2章-熱化學(xué)與能源-NNVIP

熱烈歡迎新同學(xué)！(1)什么是化學(xué)？(2)你為什么學(xué)習(xí)化學(xué)？現(xiàn)代化學(xué)的現(xiàn)狀(1)對國民經(jīng)濟(jì)的影響(2)對國民生活的影響(3)化學(xué)對信息的影響(4)融合技術(shù)(NBIC)，(1)對國民經(jīng)濟(jì)、能源、材料、科學(xué)、儀器、國防現(xiàn)代化的影響(2)對國民生活、農(nóng)業(yè)發(fā)展、人口和健康的影響，(3)化學(xué)和信息科學(xué)之間的聯(lián)系(1)它們交叉產(chǎn)生化學(xué)信息學(xué)和信息化學(xué)。1948年，神農(nóng)在他的論文通訊的數(shù)學(xué)理論中提出了信息的概念。到目前為止，已經(jīng)有幾十種不同的定義和許多交叉學(xué)科。化學(xué)和信息科學(xué)的交叉產(chǎn)生了化學(xué)信息學(xué)和信息化學(xué)。化學(xué)信息學(xué)：從物理學(xué)和化學(xué)的觀點、理論和方法來討論信息科學(xué)問題將是信息科學(xué)的一個分支。信息化學(xué)：用信息科學(xué)的理論和方法研究化學(xué)將成為化學(xué)的一個分支，從而獲得化學(xué)發(fā)展的新觀點、新概念、新理論和新方法。(徐光先，化學(xué)與信息科學(xué)交叉的新園地的探索(摘要)，化學(xué)通訊，2005，4，1)，2)什么是信息？1)傳播理論：四要素源、通道、匯和信徒2)任何物質(zhì)的微觀粒子、宏觀物體和宇宙物體都有一些具有不同和互補性質(zhì)的“互補伙伴”和具有相同性質(zhì)的“競爭對手”。這是物質(zhì)的普遍屬性，與對稱性密切相關(guān)。(徐光先，化學(xué)與信息科學(xué)交叉的新園地的探索(摘要)，化學(xué)通信，2005，4，1)，3)在“互補伙伴”之間有通信，它們是彼此信息的來源和匯。“互補伙伴”之間有一些互動，這是他們相互聯(lián)系的渠道。他們交流的目的是相互吸引，形成一個更高層次的粒子或更高層次的動態(tài)平衡系統(tǒng)，這是“可信的”。信息的定義：物質(zhì)能量系統(tǒng)的信息或事物的信息是事物的運動狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、性能、價值和相互作用規(guī)律，以及運動狀態(tài)的變化，是事物從簡單結(jié)構(gòu)到更高層次結(jié)構(gòu)自組織并促進(jìn)其進(jìn)化和發(fā)展的源泉和動力。(徐光先，化學(xué)與信息科學(xué)交叉的新園地的探索(摘要)，化學(xué)通信，2005，4，1)，(4)融合技術(shù)，“NBIC融合技術(shù)”于：01年12月3-4日提出。美國商務(wù)部技術(shù)管理局、國家科學(xué)基金會(NSF)和國家科學(xué)技術(shù)委員會納米科學(xué)工程和技術(shù)小組委員會(NSTC-NSEC)在華盛頓聯(lián)合發(fā)起了一個圓桌會議，來自各行各業(yè)的科學(xué)家、政府官員和其他高層人士參加了會議。會議討論了“融合四種技術(shù)提高人的能力”的議題，并首次提出了“NBIC融合技術(shù)”的概念?！癗BIC融合技術(shù)”的概念“融合技術(shù)”一詞是指科學(xué)技術(shù)的四個主要領(lǐng)域(NBIC)之間的協(xié)調(diào)與合作。目前，這四個領(lǐng)域發(fā)展迅速：(1)納米科技；生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)，包括基因工程；信息技術(shù)，包括先進(jìn)的計算和通信技術(shù)；認(rèn)知科學(xué)，包括認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。對于NBIC融合技術(shù)，如果認(rèn)知科學(xué)家能想到它，納米科學(xué)家能制造它，生物科學(xué)家能使用它，信息科學(xué)家能監(jiān)控它。 IftheCognitiveScientistscanthinkit，theNanopeoplecanbuildit，theBiopeoplecanimplementit，and theitpeopleCanmonitornandcontrolit .華萊士“在21世紀(jì)可預(yù)見的未來，融合技術(shù)涵蓋的四大領(lǐng)域是目前發(fā)展最快、最具潛力的領(lǐng)域，其中任何領(lǐng)域的排列組合整合都會對人類產(chǎn)生不可預(yù)測的影響。簡言之：融合技術(shù)將提高人們的技能，改善人們的生活和生活質(zhì)量。(一)納米技術(shù)：融合和創(chuàng)新的起點美國萊斯大學(xué)的科研團(tuán)隊在寶馬汽車公司之前發(fā)明了世界上第一輛納米汽車。這種“小型”汽車可以收集人體運動、肌肉收縮和血液流動產(chǎn)生的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行工作。納米汽車(納米機器人)可以進(jìn)入人體血管來診斷和治療疾病！中國的納米技術(shù)在世界上占有一席之地。中國第一輛納米材料汽車亮相。它的車身比普通鋼板輕30%，但它的防撞強度可以提高200%。此外，排量相同的汽車可以節(jié)省20%的能源。“納米汽車”還涉及納米隔熱涂料、自清潔汽車玻璃、高耐磨水性涂料、車內(nèi)空氣凈化、廢氣凈化等研究領(lǐng)域。然而，梅賽德斯-奔馳公司在納米技術(shù)的應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位。除了應(yīng)用納米陶瓷軸承外，新車還采用了基于納米技術(shù)的新型抗劃傷涂料?？傊?，納米技術(shù)將依靠融合技術(shù)徹底改變21世紀(jì)汽車的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成汽車“融合生產(chǎn)”的創(chuàng)新源泉。(二)生物技術(shù)融合創(chuàng)新2006年，日本橫濱舉辦了“2006年人與汽車技術(shù)”展覽，日本公司展示了使用生物技術(shù)的可生物降解汽車內(nèi)飾，其中88%是玉米！這種全新的綠色塑料的抗沖擊性能提高了300%。耐熱性提高了25%；一家日本公司的普銳斯混合動力車配備了生物塑料地墊，其2015年的目標(biāo)是：其20%的部件將是生物塑料！除了可降解的新材料，利用生物技術(shù)實現(xiàn)生物汽車燃料的多樣化將成為未來生物能源的戰(zhàn)略目標(biāo)。全球生物能源儲量高達(dá)1.8萬億噸，相當(dāng)于640億噸石油。例如，生物乙醇(酒精)燃料已經(jīng)在巴西、英國、德國和其他國家使用。中國九個省和自治區(qū)正在推廣使用乙醇汽油。最引人注目的是，中國的油菜籽生物柴油將出口到德國.作為石化燃料的替代能源，它正方興未艾，新概念汽車也不斷創(chuàng)新。例如，北京汽車股份有限公司的SAAB9-3混合動力汽車已經(jīng)成為世界上第一輛100%不使用燃料的全新環(huán)保概念車，它只使用生物乙醇和電力。當(dāng)然，基于生物識別技術(shù)的汽車指紋防盜裝置已經(jīng)從概念車轉(zhuǎn)向量產(chǎn)車。本世紀(jì)初，這種自動指紋開關(guān)點火技術(shù)和防盜技術(shù)與生物燃料同時大量生產(chǎn)。它是生物技術(shù)和信息技術(shù)融合的“衍生物”。(三)信息技術(shù)創(chuàng)新型汽車關(guān)鍵信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的全球銷售額預(yù)計約為1500億美元，中國汽車電子信息技術(shù)領(lǐng)域也有3000億元人民幣的市場“容量”。信息技術(shù)不再是汽車機械結(jié)構(gòu)的替代品，而是機電一體化整體設(shè)計中不可或缺的組成部分。汽車信息技術(shù)的應(yīng)用重點是在能源、排放和安全等法律法規(guī)的范圍內(nèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計，汽車信息技術(shù)投資平均占汽車成本的30%以上，而高端汽車占60%以上，S級奔馳上有350個傳感器。通用汽車、戴克、寶馬、沃爾沃等企業(yè)開發(fā)了基于信息技術(shù)的自動駕駛系統(tǒng)，以防止超速和酒后駕駛?；谛畔⒓夹g(shù)的汽車控制和安全系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、車載通信、車載多媒體和其他模塊化系統(tǒng)的集成是汽車價值鏈升級的一個環(huán)節(jié)。包括汽車信息技術(shù)在內(nèi)的“4C”(輔助設(shè)計、輔助工程、輔助技術(shù)和輔助制造)是自主核心技術(shù)的要求，旨在提升中國乃至世界汽車產(chǎn)業(yè)，確保融合和創(chuàng)新。2004年后由國家相關(guān)部委啟動的“全國汽車計算平臺”作為汽車電子信息技術(shù)的一個專項被列入國家電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金。在這一領(lǐng)域，中國汽車產(chǎn)業(yè)缺乏自主核心知識產(chǎn)權(quán)，難以形成車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和電子標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)融合、發(fā)展和創(chuàng)新的動力。(d)認(rèn)知科學(xué)的融合與創(chuàng)新焦點本文開頭描述的汽車交通事故的消除和虛擬模擬“自動駕駛之旅”都與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的融合技術(shù)密切相關(guān)。在中國科學(xué)院評選的“21世紀(jì)對人類有重大影響的十大科技趨勢”中，有“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”。簡單地說，認(rèn)知是記憶的整合，是嗅覺、視覺、感覺、聽覺、味覺、觸覺等的“聚合體”。生命運動是物質(zhì)運動的最高形式。神經(jīng)科學(xué)的根本目的是解開智力的本質(zhì)，通過基因大腦行為認(rèn)知來研究人類智力，用機器人代替人類工作，汽車可以自動行駛，交通事故可以消除。尤其是在人和機器融合之后，新的“神經(jīng)”被植入大腦。例如，通過打開電子雜志，任何品牌的新車都可以在虛擬的四維空間中“模擬和測試”。今天的紙質(zhì)“二維試駕報告”長期以來一直是“展示品”！美國提出的NBIC融合技術(shù)，肯定有其軍事和國家安全的背景和考慮。因為美國在軍事事務(wù)中追求絕對的主導(dǎo)地位和以最低的成本取得最大的成就，融合技術(shù)將為此提供一種新的途徑。可以預(yù)見，隨著以融合技術(shù)為核心的高新技術(shù)的突破，一批更高效的新武器裝備或新武裝力量將相繼出現(xiàn)，這將成為推進(jìn)軍事變革的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，從而把新軍事變革推向更高階段，最終形成新的軍事體系，徹底改變未來戰(zhàn)爭的面貌。盡快將提高人的能力的融合技術(shù)作為科學(xué)研究的重點，加強學(xué)科間的相互滲透，整合學(xué)科和科學(xué)研究資源，建立不同學(xué)術(shù)組織間的合作關(guān)系，改變分散、分散、重復(fù)的現(xiàn)狀，建立流動、開放的新機制，專注于重大跨學(xué)科研究項目的技術(shù)研究，同時改革現(xiàn)有的教育模式，摒棄文理分離的教學(xué)方法，實現(xiàn)跨學(xué)科教育。從20個方面來看，融合技術(shù)將在未來10到20年內(nèi)造福人類。人腦與機器之間的快速寬帶接口將改變工廠的工作模式，控制汽車，確保軍事優(yōu)勢，實現(xiàn)新的運動、新的藝術(shù)形式和新的人際交流模式。舒適的可穿戴傳感器和計算機將使每個人都能感知自己的健康狀況、環(huán)境、化學(xué)污染物、潛在災(zāi)害、當(dāng)?shù)厣虡I(yè)信息、自然資源和其他類似信息。機器人和軟件代理將對人類更有用(更智能)，因為它們的工作原理是針對人類的目標(biāo)、意識和性格。無論是在學(xué)校、工作中還是在家里，所有具有不同背景和能力的人都能更可靠、更快速地學(xué)習(xí)有價值的新知識和技能。個人和團(tuán)隊可以跨越文化障礙、語言距離和專業(yè)背景進(jìn)行有效溝通和合作，從而大大提高集體、組織和跨國合作伙伴的效率。人體將更耐用、更健康、更有活力、更容易修復(fù)、更能抵抗壓力、生物危害和衰老過程。由于材料符合設(shè)計性能，從家用電器到飛機的各種機器和結(jié)構(gòu)都能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，并且節(jié)能環(huán)保。技術(shù)和治療的結(jié)合將改善許多身體和精神殘疾，并消除困擾數(shù)百萬人的一些殘疾。的安裝隨著大量新工具的出現(xiàn)和對人類創(chuàng)造力來源的深入了解，工程師、藝術(shù)家、建筑師和設(shè)計師們極大地拓展了他們的創(chuàng)造力。控制人類、動物和作物基因的能力將極大地造福人類，并在此過程中就倫理、法律和道德問題達(dá)成共識。通過高效的發(fā)射工具、建造太空基地的機器人，以及對月球、火星或接近地球的小行星上的資源進(jìn)行有利可圖的開發(fā)，人類終于實現(xiàn)了開發(fā)外層空間的巨大希望。新的組織結(jié)構(gòu)和管理原則是基于所需信息的快速和可靠交換，并將大大提高企業(yè)、教育和政府管理人員的效率。普通人和決策者已經(jīng)大大提高了他們的認(rèn)知能力、社交能力和生物能力，以掌握身體，做出更好的調(diào)整，并提高他們的創(chuàng)造力和決斷力。未來的工廠將圍繞融合技術(shù)來組織，以提高“智能環(huán)境”的人機能力，并實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和定制設(shè)計的最大效益。通過低成本的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，不斷監(jiān)測植物、動物和農(nóng)產(chǎn)品的需求狀況。農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)將大大提高產(chǎn)量，減少腐敗造成的浪費。有了實時信息系統(tǒng)、高效的車輛設(shè)計以及納米尺度的合成材料制造和性能最佳的機器，運輸將變得安全、廉價和快捷。隨著其他學(xué)科開創(chuàng)的研究方法的引入，科學(xué)家的工作發(fā)生了根本性的變化。例如，基因研究采用自然語言處理的原則，而文化研究采用遺傳學(xué)的原則。通過采用統(tǒng)一和多樣化的課程，正規(guī)教育發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這些課程建立在全面和分級的知識范式基礎(chǔ)上，有助于從納米級到宇宙級理解自然世界的框架。大學(xué)化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)(少量)、溶液、電化學(xué)教材： 普通化學(xué)、浙江大學(xué)普通化學(xué)教研室主任王明華、徐端軍等內(nèi)容。修訂，高等教育出版社，參考書： 大學(xué)化學(xué)，傅主編，高等教育出版社；熱力學(xué)，龔茂志主編，武漢大學(xué)出版社；統(tǒng)計熱力學(xué)，梁西峽等主編，內(nèi)蒙古大學(xué)出版社；電化學(xué)原理，李迪主編，北京航空航天大學(xué)出版社。理論教學(xué)安排：第1章熱化學(xué)與能量4小時，第2章化學(xué)反應(yīng)基本原理7小時習(xí)題課2小時，第3章溶液與離子平衡5小時，第4章氧化還原與電化學(xué)6小時習(xí)題課2小時材料知識2小時，共26節(jié)2小時實驗教學(xué)：8小時，考試形式：分：閉卷考試(100分)內(nèi)容：講課內(nèi)容，特別是課堂上強調(diào)的內(nèi)容最終總分=體積分?jǐn)?shù)X70%，平時作業(yè)X10 % X20 %，請備課請預(yù)習(xí)下一課！請主動聽講座！請盡力理解你在說什么！請盡可能把重點放在這本書上！第一章熱化學(xué)和能量，概述：基本概念、定容、定壓和焓；這不是計算的終點。熱力學(xué)第一定律，氣體定律和能量。1反應(yīng)熱的測量(1)基本概念系統(tǒng)和相系統(tǒng)(開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、隔離系統(tǒng)也稱為隔離系統(tǒng))相(界面、單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng))和物質(zhì)狀態(tài)不是一回事！開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、隔離系統(tǒng)、狀態(tài)函數(shù)(理想氣體狀態(tài)方程)狀態(tài)函數(shù)：的三個特征狀態(tài)是常數(shù)，其值是常數(shù)；所有的路都通向同一個目的地，這是值得偽裝的。反復(fù)地，該值變成零。廣義屬性(容量屬性):如體積、質(zhì)量、熱容量、焓、熵、熱力學(xué)能量等。具有可加性。強度特性：這些特性沒有相加性，如溫度、壓力、密度、粘度等。當(dāng)寬度性質(zhì)除以物質(zhì)的量或質(zhì)量，或者任意兩個寬度性質(zhì)被除時，它變成強度性質(zhì)，例如摩爾體積、摩爾焓或熵、比熱容等。過程路線化學(xué)計量為一般化學(xué)反應(yīng)方程式：B為反應(yīng)中物質(zhì)的化學(xué)式，B為B的化學(xué)計量，單位為1。以合成氨反應(yīng)為例說明反應(yīng)方程式的編寫是不同的，B也是不同的。最后一課的內(nèi)容是：(2)測量反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)過程中釋放或吸收的熱量稱為反應(yīng)熱效應(yīng)。簡而言之，反應(yīng)熱。精確測量反應(yīng)熱和研究與其他能量變化的定量關(guān)系的主題叫做熱化學(xué)。其實驗數(shù)據(jù)具有理論和實用價值。例如，先進(jìn)控制多變量預(yù)測控制在生產(chǎn)設(shè)備中實施，例如精餾塔，其中必須知道反應(yīng)熱對溫度的影響程度。q=-CSMS(T2T1)使用炸彈量熱計(氧彈)測量反應(yīng)熱。學(xué)生被邀請自己研究它的結(jié)構(gòu)和測量步驟。熱化學(xué)方程式：化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系方程式。反應(yīng)熱的理