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第1篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞：研討式教學；工程熱力學；啟發性原則

作者簡介：耿凡（1982-），女，江蘇徐州人，中國礦業大學電力工程學院，講師；王迎超（1982-），男，山東濱州人，中國礦業大學力學與建筑工程學院，講師。（江蘇 徐州 221116）

基金項目：本文系2012年中國礦業大學青年教師教學改革資助計劃項目（項目編號：2001263）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0076-02

工程熱力學相關的熱工技術和節能環保問題日益凸顯，因此，“工程熱力學”教學改革需要深入。那么，如何調動學生的學習興趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程實際問題更形象地展示給學生并讓學生應用所學知識去分析、解決實際問題，這對高校傳統的教學方法和手段提出了挑戰。因此，開展研討式授課的教學模式改革被提上日程。[1，2]

一、研討式教學改革的指導思想、原則及作用

1.指導思想

根據“工程熱力學”課程的內容及特點，研討式教學的指導思想是：以解決問題為中心，通過教師創設問題情境，學生按照課程要求在教師的教學指引下，對具體的熱工理論及實際問題進行思考和研究，借助豐富的網絡資源、必要的實驗及模擬手段，探究其知識的發生過程、提出解決問題的方法。

2.實施原則

研討式教學體現的主要教學原則是學生主體性原則、啟發性原則、循序漸進原則及和諧性原則。

（1）學生主體性原則。學生在研討式教學模式中成為學習行為的主人，始終處于穩定的自主地位，在教師的幫助下積極思考，多動手、多分析、多總結，積極發掘自己的創造潛力，有意識地占據課程學習的主體地位。

（2）啟發性原則。教師在研討式教學模式下以啟發為主，設置貼近學生生活、富有吸引力的情境，提出有思考價值的問題，這要求教師有全面、深刻、獨到的見解，了解學生原有知識基礎和能力水平，并且有熟練利用現代化手段教學的能力。[3]如“門窗緊閉房間可否用電冰箱降溫”，據筆者親身授課經歷，這一問題很能吸引學生的注意力，而且貼近生活。學生能夠積極思考并能在教師的引導下用熱力學第一定律進行分析得出結論。

（3）循序漸進原則。教師設計的問題要由易到難、由簡到繁循序漸進地進行，便于讓學生順利進入狀態，從而逐漸調動其積極性并提高其研討的興趣；另外，由于學生個體的差異，對設置問題的接受能力也有所不同，因此，教師也要針對學生個體的具體情況，對一個問題設置多個角度、多個層次、多個梯度便于學生理解，讓學生由少到多、由個體到班級逐步理解問題。

（4）和諧性原則。研討式教學過程中，教師通過設計的問題給學生指出方向，并適時啟發學生思考，而學生在所設置的問題情境中要靠自己來解決問題，這種導與演的情境創設了師生之間、學生之間相互影響、共同進步的環境，呈現出平等和諧的教學氛圍。

3.作用

研討式教學包括對問題的認識、分析和解決各方面，主要或完全由學生自己來做，能夠調動學生積極性，開闊其視野，有助于學生綜合能力的提高。具體作用可分為以下幾點：研討式教學體現了以學為本的科學發展觀，充分激發了學生的主體性；能夠解決“工程熱力學”理論與實踐脫節的難題，能有效提高學生的實踐能力；能夠依托“工程熱力學”課程設計，鼓勵學生獨立思考，著重培養其科研能力和創新精神。

二、研討式教學改革可行性分析

從課程本身的性質和特點來看，研討式教學方法和手段的改革是可行的。通過教學過程發現：學生能夠通過課程教學了解和掌握了“工程熱力學”的相關知識，但由于課堂及實驗條件的限制，學生對于抽象概念認識模糊、對主要熱工問題的認識不深，思路不清晰，解決問題能力十分有限，不少學生對此課程失去了學習興趣。盡管引起該問題的原因很多，但教學方法和手段的局限是其重要原因。因此，教學方法和手段的改革十分重要。

“工程熱力學”的研討式教學打破講授為主的模式，預期在教學過程中結合實際問題、以互動為主的方式使學生通過認識過程去掌握知識結構，從而掌握“工程熱力學”的基本概念、理論和計算，并讓其具有對各種“工程熱力學”問題進行初步定性定量評價的能力和分析解決熱工技術問題的能力。另外，在“工程熱力學”研討式教學初見成效后，可將其逐步推廣到“工程流體力學”、“傳熱學”等課程中去。

三、研討式教學改革具體內容

開展“工程熱力學”研討式教學的具體做法很多，本文擬采從以下幾個方面進行分析：

1.常規教學為基礎

教師應對當前典型熱力學教材進行詳細閱讀，科學編輯，根據學科發展對課程內容進行部分更新和調整，優化課程內容。在已有的較扎實的“工程熱力學”課程教案的基礎上，制作與授課專業相符的具有較高專業水平的多媒體教學課件，采用圖、文以及動畫等形式為課程教學提供多樣化、多視角、立體化的教學信息空間。[4]

2.實例研討作穿插

教師在課堂講述中適時引入工程和生活中常見的實例，如在講“濕空氣”時，讓學生思考簡單問題：“為何什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？”由此展開研討式教學，通過教師對實例啟發性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題，開展課堂討論，激發學生學習的興趣。與此同時，教師啟發學生獨立思考，讓學生以解決問題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結經驗教訓的一體化學習過程。

3.熱點問題當點綴

教師結合當前的熱工領域的熱點問題，如提高熱機效率、節能降耗、低碳環保以及日本核電事故等問題，開展課堂討論調動學生積極性，在條件允許的情況下給學生課后試驗的機會，讓他們在動手過程中更深入地理解問題，或者借助模擬實驗手段，鼓勵學生多途徑分析解決問題。最后總結、分析并撰寫小論文。

4.課程本身問題

另外，在學生逐漸學會分析、解決、總結問題的同時，教師也要引導學生學會分析總結本門課程的學習，把課程本身作為一個問題去對待，學生要逐漸學會自己分析總結重點、難點和規律等，從宏觀、微觀兩個角度認識課程。學生在學習過程中發現的疑點問題，在及時反映給教師的同時，要能夠獨立思考，并通過查資料、分析總結進而消除疑點問題。

通過研討式教學，學生養成良好的思考習慣，從被動學習變為主動的學習，從而多角度地體會學習的過程。

四、實施方案

1.實時改進教學內容

教師要搜集“工程熱力學”方面的教材、課件及教學改革論文，學習前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程熱力學”課程建設經驗及精品課程，取長補短。在大體保持傳統內容及學時基礎上，對教學體系和內容作進一步調整，適當增加與專業相關的內容，簡化或刪去部分比較陳舊的內容。

2.構建實例和熱點問題資料集

教師搜集國內外“工程熱力學”相關實例和典型熱工問題，如針對性地引入日常生活常見的散熱器管片、電冰箱和空調等生活中常見的電器循環、節能減排、低碳環保等熱點問題，并運用“工程熱力學”原理對具體熱工過程、設備及工程熱點問題進行深入剖析，形成與課程相配套的實例資料集。結合構建的實例集，增設課程實例研討環節，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習和獨立思考的能力。

3.重視交流

教師應根據“工程熱力學”大綱，明確課程定位，在教學過程重視與學生交流，及時了解學生興趣、理解與接受能力。根據教學過程中發現的難點及疑點問題，鼓勵學生根據所學有針對地加強相應習題的訓練以加深對這些問題的認識。

4.習題訓練

教師針對每一章的重點難點，構建相應題型，通過課題提問形式進行課堂講授，并針對性地布置習題讓學生進行課后復習和課前預習，使其獨立解決問題，讓其在作業同時實現對重點難點的及時掌握和有效鞏固。同時，在課后多布置一些和實際生活相關的或者沒有唯一答案的題目，例如“試分別舉例說明熱力學第一定律和第二定律對生產活動或日常生活的指導作用”等，通過對這些題目的思考與分析，學生的綜合思維能力得到了鍛煉，也活躍了學習的氣氛。[4]

五、總結

研討式教學在“工程熱力學”課程的應用，可以調動課堂授課的生動性，激發學生的學習興趣，學生可以集思考、行動、分析、總結于一體，有利于學生認知能力的開發和對教學內容的理解，具體的實施細節還有待于在教學實踐中進一步摸索和完善。研討式教學不僅對“工程熱力學”教學改革有積極作用，對其他課程的改革也有借鑒意義。

參考文獻：

[1]龍文希.研討式教學法的實踐與體會[J].廣西教育學院學，2002，

（5）：116-117.

[2]王默晗.“工程熱力學”教學方式探討[J].中國電力教育，2010，

（3）：90-91.

第2篇：工程熱力學論文范文

熱經濟學起源與20世紀50年代末期，創始人為美國的Tribus。他在其指導的博士論文“能量系統的火用分析”中,第一次將經濟因素引入到了火用分析之中,并首次提出了通過系統逐個尋優達到全局最優的目的。到20世紀60年代中期,熱經濟學初步有了完善的體系，并被學術界命名為thermo-economics。Tribus的學生R.Evans還發表了熱經濟學孤立化原理的數學論證。隨后，美國的另一學派代表人物R.Gaggioli，他以代數為主要數學計算模式，進而發展了代數模式的熱經濟學。德國的Beyer，結構系數模式經濟學發展為符號經濟學，也稱矩陣模式熱經濟學（因為西方國家習慣稱矩陣為符號），矩陣模式代表了熱經濟學的成熟階段。到了1995年,王加璇等科學工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經濟學的先進理論。部分學者根據我國的具體國情對其研究應用,并且已經取得了一定的成就，逐漸形成了各自的流派。

2熱經濟學的原理與優勢

目前存在的能量評價方法包括以熱力學第一定律為基礎的能量分析法。這種分析法雖然操作簡單，且已經被廣泛應用，但評價值側重于“量”而沒有評價“質”。另一種是以熱力學第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對能量系統進行綜合分析優化的時候，得出的結果往往無法顧及經濟因素。目前最為科學全面的分析是法是本文研究的將熱力學分析與經濟因素綜合分析的熱經濟學分析法也稱火用經濟學分析法。這種方法結合了工程經濟學、系統工程、最優化技術以及決策理論等基本思想，兼顧能量使用的“量”與“質”，并將系統的火用流價格數據化，能夠評估兼顧能量使用效率與經濟價值的綜合結果，這種分析法在復雜的工程分析、診斷、優化、改進中，都有重大作用，技術優勢非常明顯。熱經濟學的分析能夠全面輔助系統的優化，它的基本原理是在進行系統優化時，確定考慮的變量及變量之間的關系，然后選擇約束條件和決策變量，最后用數學手段描述出目標函數與約束方程，進行求解。求解答案能夠對項目設計提供重要參考資料，包括對可行方案的選擇、對改進措施的評價、對成本的真實計算以及單元系統的維護與更替。

3熱經濟學的應用

熱經濟學是分析現代工程系統中一切與能力相關的系統的熱力學方法，一般來說，從原則上區分，可以分為兩大類方法，一是在卡諾和克勞修斯研究框架中，利用系統能平衡概念分析的系統各項技術、經濟指標的完善程度，通過把被研究系統與卡諾循環理想循環系統進行對比，從它們之間的接近的程度判定系統的完善程度。二是以吉布斯理論為框架，采取熱力學勢概念的分析方法，分析系統中能量轉換過程，以熱力學勢為分析重點，進而分析各種形式之下功的數值。從這一原理出發，我們可以評估被分析系統任意一點上的物流與能流所做功的性能。這一點能夠無視系統的機構復雜程度而直接對系統性能進行評估，所以，我們可以充分利用這一方法的特點，分析得到需要的全部信息。這種方法，首先在化學熱力學領域被廣泛應用，而其他領域一般仍沿用第一類方法。在我國熱經濟學分析法被引入到熱力系統，我國學者首先主要通過概念模型來分析熱力系統，并實際通過繪制結構圖對實際操作進行了指導，熱經濟學理論并且被用于分析復雜的能量體系，模擬故障診斷，并用于計算成本。在系統的優化方面，熱經濟學被用于對系統進行分析，分析的內容包括燃料、產品流的成本，和最紅產品的形成過程，在此過程中，通過計算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實現了在線診斷系統性能的目標，隨后熱經濟學概念引入到火電機組，建立了加熱器故障診斷指標的通用數學模型，實現了加熱器故障診斷的可能性。還有學者通過研究火用流的計價和費用分配問題，對把輸入的火用流進行拆分,提出了基于能級相近最大化相供的火用流計價策略，并將此原理應用于熱電聯產熱力系統之中。生態系統的求解問題通常會遇到非線性問題和Lyapounov含義的穩定問題，對這類問題進行求解，必須使用微分幾何與張量代數、步驟較為繁瑣，且這些方法難度較大。再忽略精度細微誤差的前提之下，我們可以使用網絡熱力學方法去求解，網絡熱力學分析法是近年來發展并逐漸成熟的計算方法，雖然目前仍有待完善，但是前景光明。

4結語

第3篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞：差別化；教學方法；研究生；課程教學

針對我院研究生課程教學中開設的基礎課“高等熱力學”、專業基礎課“材料化學”“火災動力學”和專業課“消防功能材料”，研究了“差別化”教學方式在不同屬性課程中的應用。

一、基礎課教學

基礎課教學主要強調基本科學方法和基本研究思路。由于學科專業的特殊性，我院本科課程的專業課發展起步較晚，與傳統優勢學科相比存在邏輯推理不太嚴密，有知識斷裂等方面的不足。

在安全技術及工程研究生專業開設了基礎課“高等熱力學”，該課程特點鮮明、資源豐富，邏輯嚴密，推理嚴謹，是樹立科學方法和培養研究思路的優秀課程之一。在該課程設計中，教學目的是扎實基礎理論，培養學習方法，啟發學員積極思考，從習慣聽到習慣提出問題和分析問題，注重培養學員嚴密的邏輯思維能力，并有意識地進行訓練，糾正我院學員以往“想當然”的思想。

“高等熱力學”教學中選取部分章節內容組織學生自己講授，培養學生的表達能力。同時引導學員與消防工程等各相關學科進行關聯，通過查資料、對比分析、撰寫讀書筆記、讀書報告和論文等形式引導學員思考該課程在安全技術及工程學科體系中的作用，避免學員為了考試而學習。但教師不能置身事外，否則會造成個別學員簡單地將教材內容讀一遍而未能取得實際效果，要指導學員進行課程設計，查閱相關背景，對知識進行整理和組織，并清楚表達所授內容，其他學員參與講評，從不同角度思考問題，集思廣益，提高學習效果。

二、專業基礎課教學

“材料化學”是為我院材料學研究生開設的專業基礎課，本身具備比較完善的體系。該課程是專業方向的選修課，選課人數較少，此時研究生的研究方向基本確定，部分同學已進入課題的前期研究階段。因此，要立足為專業服務開展教學活動，教學內容的選取要關注學生研究方向，同時將課程內容結合研究生取得的研究成果進行分析探討，培養學生研究意識和運用專業基礎知識的能力。

專業基礎課“火災動力學”在火災科學理論體系中具有舉足輕重的作用，面向全院消防各專業研究生開設。選用的教學參考書是火災動力學研究領域的權威專著Drysdale編寫的原版著作。與基礎課教學方法不同，在教學中注重與本科的專業基礎課“消防燃燒學”進行比較，同時重視與其他課程的銜接。對于教學內容處理不能再采用原版著作系統學習，這會限制學生創新思維的發展。教學時應課上進行理論分析討論，課后組織學員查閱理論背景、實驗背景條件以及理論的工程應用，拓寬研究生的視野，加深研究生學習中的思考意識。以專業理論與實際研究相關聯為出發點，并通過研究生授課研討實際問題，進一步培養研究生的科學思維方法、創造能力和創新意識。

三、專業課教學

專業課教學是研究生教育的最基本部分，是提高研究生專業素質和創新能力的直接途徑。通過本科階段的學習，研究生已具有較好的專業基礎和較強的自學能力，因此專業課教學的重點不再是基本理論和基礎知識，專業課教學必須具有前瞻性，要引導學生關注學科的發展動態，注意學科的交叉、延伸。 “消防功能材料”是為材料學專業研究生開設的專業課，課程講授應該達到：①了解基礎，了解技術的應用。即學習成熟的理論和技術，了解基礎理論和技術應用，可以參考專業領域學術論文和研究生已取得的成果。②了解消防領域的技術標準和規范。學院所培養的學員是從事消防實際工作的技術監督或建審人員，學員對工作領域的技術現狀和規范有一個準確的了解，還要了解標準的淵源、背景和目前的狀況，未來工作才能心中有數。③了解國內外專業領域研究動態和技術應用動態。作為專業領域的研究生不了解學科前沿發展動態，未來研究就會沒有方向，不知道目前存在的問題，工作中就不容易發現問題。④了解消防技術監督中其他方面存在的問題，體現知識學有所用。專業課要達到的目的是重基礎、重實際、重研究、重結合。

參考文獻：

[ 1] 喬玉全.21 世紀美國高等教育 [ M].北京：高等教育出版社，2000.

第4篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞：普通化學；新技術；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）45-0038-02

目前，高等教育已經從精英教育進入大眾化教育時代，科學技術的飛速發展也使知識傳授型的教學內容開始向知識拓展型的教學內容轉變，學生對知識的渴望也不僅限于書本上考試的內容，他們對相關新技術、新知識的渴望也日趨強烈。目前普通化學的教學內容主要是講授化學的基礎知識，已經不能滿足學生對知識深度的需求，也不能跟上化學學科的發展速度[1]。化學在人類生存質量和安全方面都發揮著重要作用，未來也會以新的思路、觀念和方式發揮核心科學的作用。現代新技術是化學現代研究的重要方法，在教學內容中將現代檢測新技術與化學有機結合起來，使學生不僅知其然，還能知其所以然，了解并掌握現代化學的先進理念和研究方法是非常重要的，這里我們將化學理論和應用中所用到的新技術與普通化學教學內容有機結合，構建出以基礎知識為主以相關新技術為輔的多方位拓展式教學內容，其對于提高學生的知識范圍、增強學生對新技術的運用和掌握能力、提高思維和素質的協調發展起著至關重要的作用。在緒論中增加了化學研究歷史和新技術發展歷史緊密相關的部分。化學學科的發展是新技術發展的必然結果，同時也推動了新技術的進一步發展。

一、在熱力學部分增加了以下研究技術和方法

利用熱力學第一定律來解決化學變化中的熱效應問題；利用熱力學第二定律來解決指定的化學及物理變化實現的可能性、方向及進行限度問題。熱力學函數的測定需要根據不同反應的特點進行有針對性的測定，舉例如下。

1.利用電化學性質與熱力學之間的關系式比較常見的測定。電子遷移過程和反應的熱力學參數常見方法：用精密電導率儀測定有機弱酸溶液在不同溫度條件下的電導，通過圖解法得出298K時弱酸的解離常數和焓，并計算出電離過程的吉布斯自由能和熵[2]；電化學方法獲取納米材料的熱力學函數測得了納米銅的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯自由能、標準摩爾熵[3]。

2.固體吸附過程可以利用固體在不同溫度下物理吸附氮氣的等溫線，然后根據熱力學原理近似計算出該物理吸附過程的微分吸附熱和積分吸附熱，然后根據相應的公式計算得到過程吸附體系的內能、焓、熵、吉布斯自由能等熱力學函數隨吸附量的變化率[4]。

二、在熱力學部分增加了以下研究技術和方法

1.動力學中活化能（Ea）是動力學中一個重要的物理量，與反應速度直接相關，對實際的生產有重要的知道意義。可以采用熱重分析（TGA）測定熱解曲線，用多元線性回歸法確定熱分解機制函數，然后確定活化能[5]。

2.對于生物的酶催化反應可以利用循環催化流動分析方法（Recirculat ing Catalysis Flow Analysis，RCFA）測定完整動力學曲線，由此求解得到催化反應表觀速率常數（k），最后利用阿侖尼烏斯公式求得該催化反應體系的活化能[6]。

3.實驗室中一般化學反應活化能和反應速率的測定采用微型化實驗進行測定。

三、在電化學部分增加了電化學的世界先進研究成果和這些成果將如何改變我們的生活

學生最為熟悉和感興趣的電化學知識是與電池相關的內容，電化學工作站是常見的新型電池的研究開發的檢測儀器。工作原理是工作電極、參比電極、電解質溶液形成串聯電路，在參比電極與工作電極間連接一個電壓表，就可以測量出工作電極上的電壓變化，計算出工作電極上所帶的電量，準確的算出物質的質量等參數[7]。

為了提高學生的學習興趣給學生介紹了最新的電池方面的研究成果。例如，美國密蘇里大學計算機工程系Jae Wan Kwon（權載完）教授的研究組研發出了體積小但電力強的“核電池”[8]。只有一個硬幣大小的電池可以讓手機不充電使用5000年。美國加州斯坦福大學華裔科學家崔屹參與的研究是將銀和碳納米材料制成的特殊墨水涂在紙張上，成功制成“紙電池”，普通紙張未來或許可以用做輕型電池[9]。

四、在核外電子排布部分增加了最先進的測試

夸克等微觀粒子發現等研究方法和先進研究成果，讓學生了解到微觀世界的奇妙。原子核類似于人類的指紋，如果測量精度足夠高，原子核可依據其質量被準確鑒別出來。這類研究歸屬于原子核物理的范疇。原子核的高精度質量測量最先用的是相對簡單的電磁系統原子核質譜儀，近20年來，隨著放射性核束裝置和實驗技術的發展，原子核質譜儀已發展到實驗環和潘寧阱等復雜的離子光學系統，質量測量的精度也越來越高。以穩定原子核28Si為例，其質量測量的相對誤差從1937年第一次測量的2.1×10-5減小至1995年的7.0×10-11，提高了近6個數量級。除了原子核中的電子、中子和質子還有很多微觀粒子，還包括夸克、k-介子等許多基本粒子的更基本的組成單元，可以稱為基本粒子動物園。夸克是由美國伊利諾伊州巴達維亞費米國家加速器實驗室的萬億電子伏特加速器（Tevatron，質子和反質子對撞機）發現的，Tevatron還測定了W玻色子的精確質量、發現了陶中微子以及著名的頂夸克。Tevatron有6.28公里長的圓形加速器軌道由1000多個超導磁鐵構成，它們將質子和反質子按相反方向在真空管中加速到光速的99.99999954%，然后在兩個5000噸的探測器中對撞，這種接近光速的高能量碰撞產生了大量全新的亞原子粒子，然后很快衰變[10]。

綜上所述，在普通化學教學中將新技術、新方法以及先進的研究成果有機的與教學內容相結合，使學生了解新技術對化學發展起到的重要作用。能夠擴展學生的知識范圍、提高學生對化學學科的興趣、使學生對化學學科的寬度和廣度認識有了提升，全面提高教學質量。

參考文獻：

[1]梁愛琴，孫芬芳，李琳，劉錦梅.工科普通化學素質教育的教學改革研究[J].化工高等教育，2008，（1）：90-92.

[2]屈景年，李俊華，王璐，等.有機一元弱酸熱力學函數的測定[J].衡陽師范學院學報，2009，30（6）：63-65.

[3]王路得，黃在銀，范高超，等.電化學方法測定納米材料的熱力學函數[J].中國科學：化學，2012，42（1）：47-51.

[4]陳曉立.固體物理吸附氣體過程熱力學狀態函數變化的測定[J].紡織高校基礎科學學報，1995，8（2）：126-131.

[5]李瑋.TGA測定克拉霉素熱分解動力學參數[J].中國抗生素雜志，2009，34（7）：419-421.

[6]王恒，李永生，高秀峰.可見光譜法測定GA-HRP-H2O2體系的活化能[J].光譜實驗室，2011，28（2）：489-493.

[7]宋玉龍.電化學工作站開發[D].長春：東北師范大學碩士論文，2006.

[8]Wacharasindhu，J.W. Kwon，D. Meier，et al. Radioisotope Microbattery Based on Liquid Semiconductor[J].Journal of Applied Physics Letters，2009，（95）：014103.

[9]Liangbing Hu，Jang Wook Choi，Yuan Yang，et al. Highly conductive paper for energy-storage devices[J].PNAS，2009：1-5.

第5篇：工程熱力學論文范文

英國物理學家、天文學家、數學家和自然哲學家，經典力學體系的奠基人，被稱為力學之父，在物理學的很多分支都有很大的成就。他對力學進行了系統的研究，建立了牛頓三定律，奠定了經典力學的基礎。他還發現了萬有引力定律……后人為紀念他，將力的單位定名為牛頓。

2. 帕斯卡

法國數學家和物理學家。帕斯卡在物理方面的主要成就是對流體靜力學和大氣壓強的研究。1653年，他發現了液體傳遞壓強的規律。他還指出盛有液體的容器的器壁所受的壓強也跟深度有關，還做了大氣壓隨高度變化及虹吸現象等實驗。此外，他還證明了空氣有質量，駁倒了當時流行的“大自然厭惡真空”的錯誤說法。為了紀念他，后人用他的名字來命名壓強的單位。

3. 開爾文

英國物理學家，熱力學的主要奠基人之一。他在物理學的各個領域，尤其是熱學、電磁學及工程應用技術方面有巨大的貢獻。1848年，他創立了絕對溫標，即熱力學溫標；1851年，他和克勞修斯各自獨立地發現了熱力學第二定律；1852年，他和焦耳一起發現了焦耳―湯姆遜效應，這一發現成為獲得低溫的主要方法之一，被廣泛地應用到低溫技術中。開爾文一生不懈地為科學事業奮斗的精神，永遠為后人敬仰。人們為了紀念他，把國際單位制中的熱力學溫度的單位定做“開爾文”。

4. 瓦特

英國發明家，他對當時已出現的原始蒸汽機作了一系列重大的改進，大大提高了蒸汽機的效率和可靠性，使蒸汽機成了一種實用動力，從而引起一場產業革命。瓦特引入了第一個功率單位：馬力；發明了壓容圖，用圖示的形式表明蒸汽壓力如何隨汽缸的有效容積而變動。為了紀念他，功率的單位用瓦特命名。

5. 攝爾修斯

瑞典天文學家，他創立了攝氏溫標，即現在常用的溫度單位。

6. 庫侖

法國物理學家、發明家，在固體摩擦、靜電學和磁學方面都有重大貢獻。1785年，他發現并總結出靜止電荷間相互作用力的規律，即庫侖定律。為了紀念他，電量的單位被命名為庫侖。

7. 伏打

意大利物理學家、發明家。他發現了兩種不同的金屬接觸時產生電勢差的現象，以此發明了伏打電池；發現了電流使水分解的現象，奠定了電化學的基礎；發明了起電盤。為紀念他，電壓的單位被命名為伏特。

8. 歐姆

德國物理學家，曾做過多年中學教師，在極缺少儀器設備的條件下發現了歐姆定律。他獨立地用庫侖的方法制造了電流扭力秤，用來測量電流強度，引入和定義了電動勢、電流強度和電阻的精確概念。他受熱傳導研究的啟發，對電流的流動和熱量的流動進行科學類比，以找出相似的規律。為了紀念他，電阻的單位用歐姆命名。

9. 焦耳

英國物理學家。1840年，他寫了《電流析熱》的論文，闡明了電流的熱效應的規律，即焦耳―楞次定律。焦耳的最大貢獻就是電熱和機械當量的研究。1843年，他在《論電磁熱效應和熱功當量》的報告中指出自然界的能量是不能消滅的，消耗了機械能，總能得到相當的熱能。他用自己精心設計的量熱器，經過近四十年，用各種方法進行了四百多次實驗，精確地測得熱功當量的數值，為建立能的轉化和守恒定律作出了貢獻，是熱力學第一定律的奠基人之一。為了紀念他，在國際單位制中，將能量或功的單位命名為焦耳。

10. 法拉第

英國物理學家和化學家，1831年，他發現電磁感應現象，確立了電磁感應的基本定律（法拉第電磁感應定律），這是現代電工學的基礎。他還發現當時認為是各種不同形式的電，本質上都是相同的。1833―1834年，他發現了電解定律（法拉第電解定律），這是電荷不連續性最早的有力證據。他反對超距作用，認為作用的傳遞必須通過某種媒介，并用實驗證明電介質在靜電現象中對作用力的影響。他還詳細地研究了電場和磁場，得到許多觀點。為了紀念他，電容的單位被命名為法拉。

11. 安培

法國物理學家、數學家，電動力學的奠基人之一。他是將數學分析應用于分子物理學方面的先驅。他的主要科學工作是在電磁學上，對電磁學的基本原理有許多重要發現，如安培力公式、安培定則、安培環路定律等都是他發現的。他還首先提出了磁體的磁性是由各個分子的環行電流所決定的。由于他在電學方面的研究成果十分突出，被后人譽為“電學中的牛頓”，以他的名字安培命名的電流單位，為國際制的基本單位之一。

12. 特斯拉

南斯拉夫血統的美國電工學家、發明家，在科學技術上的最大貢獻是開創了交流電系統，促進了交流電的廣泛應用。為了紀念他，國際電氣技術協會決定，把國際單位制中磁感應強度的單位命名為特斯拉。

13. 韋伯

德國物理學家，在電磁學上的貢獻是多方面的。韋伯在建立電學單位的絕對測量方面卓有成效。他提出了電流強度、電量和電動勢的絕對單位和測量方法；提出了電流強度的電動力學單位、電阻的絕對單位。韋伯與柯爾勞施合作測定了電量的電磁單位對靜電單位的比值。1832年，高斯在韋伯協助下提出了磁學量的絕對單位。為了進行研究，他發明了許多電磁儀器：雙線電流表、電功率表、地磁感應器等。后人為了紀念韋伯的科學貢獻，以他的姓氏為磁通量的國際制單位命名。

14. 高斯

德國數學家、物理學家和天文學家，長期從事數學、物理學、天文學和大地測量學等領域的研究，著述豐富，成就甚多。為紀念他在電磁學領域的卓越貢獻，在電磁學量的CGS單位制中，磁感應強度單位命名為高斯。

15. 亨利

美國物理學家，曾改進電磁鐵，發明了繼電器，并將其應用于電報中。亨利最大的貢獻是發現了通電線圈的自感現象，并提出重要的自感定律。他還研究了自感現象，并在法拉第之前發現了電磁感應現象，在赫茲之前發現了無線電波。為了紀念他，電感的單位用亨利命名。

16. 赫茲

德國物理學家，1887年，他首先發表了關于電磁波的發生和接收的實驗論文，總結了電磁波的傳播規律，從而奠定了無線電通信的基礎。他還肯定了電磁波和光波一樣，具有發生反射、折射和偏振等性質，驗證了麥克斯韋關于光波是一種電磁波的理論。他還首先發現了光電效應。為了紀念他，頻率的單位被命名為赫茲。

17. 奧斯特

丹麥物理學家，1820年，奧斯特發現了電流的磁效應，他的這一發現，被作為劃時代的一頁載入了史冊。從1934年起，磁場強度的單位命名為奧斯特。

18. 貝爾

美國發明家，1876年發明電話。貝爾還發明了收音機、聽度計、無痛檢查了人體內金屬的儀器、扁平式和圓筒式錄唱機，制成第一個唱片。為紀念貝爾為人類作出的貢獻，后人把電學和聲學中計量功率或功率密度比值的單位定為“貝爾”。在工程計算上常以貝爾的十分之一為單位，稱為分貝。

第6篇：工程熱力學論文范文

摘要：工程熱物理冰箱制冷劑理論循環分析CF3ICF3I/HC290

1引言

冰箱制冷劑CFC12的現有替代物主要有HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22,它們分別在加工工藝、可燃性、環保和熱工性能方面存在缺陷[1,2,尋求新型環保節能的冰箱工質仍是人們探究的方向。

三氟碘甲烷(CF3I)是作為哈龍替代物而開發的新型滅火劑,其臭氧層破壞勢(ODP)為0,20年的全球變暖勢(GWP)低于5,不燃,油溶性和材料相容性很好[3,飽和蒸汽壓曲線和CFC12相近,具備了作為冰箱制冷劑的前提條件(至于毒性目前還沒有定論[3,4)。有關CF3I的熱物性,只有文獻[3進行了較為系統的探究,目前還缺乏適用于汽液兩相區的狀態方程;CF3I在冰箱工況下的循環性能,還沒有被系統地分析。根據文獻[3的PVT實驗數據,確定同時適用于CF3I汽液兩相的PT方程;并在此基礎上,對CF3I在冰箱工況下的循環性能進行系統地理論分析,旨在考察其作為冰箱制冷劑的可能性。

2理論循環分析的工具

2.1PT狀態方程兩參數F、ζc的求解

式中,R為工質的通用氣體常數,Tr=T/Tc。確定PT狀態方程需要具體物質的四個參數摘要:臨界壓力Pc、臨界溫度Tc、虛擬壓縮因子ζc、斜率F。對于CF3I,文獻[3給出其Pc=3.953MPa,Tc=396.44K[3。ζc、F的求解方法如下摘要:(1)選取n個飽和液相數據點(T、P、ρL)i(i=1,…,n;(2)假設一個ζc初值;(3)由式(6)、(7)、(8)求出Ωa、Ωb、Ωc,代入式(4)、(5)求得b、c;

(4)由汽液平衡條件fL=fV,輸入某數據點i的(T、P)i,由式(1)、(2)求出αi;(5)由n個數據點的(Ti,αi)用最小二乘法擬合式(3),求出F;(6)由ζc和已求出的Ωa,Ωb,Ωc,F,根據方程(1)～(2)和汽液平衡條件計算各點的和的相對誤差，以及個數據點的平均相對誤差；

(7)以一定的步長改變ζc,重復步驟(3)-(6)。選取最小EYL所對應的ζc、F作為PT方程的參數。

文獻[3給出了CF3I在301K-Tc范圍內的25個飽和液相密度點,其中3個數據點是為了確定臨界點而測的;把這3個數據點當作一個臨界點對待,選取其余22個數據點按照上面的步驟求解得到CF3I的F=0.6514、ζc=0.3105。

2.2PT狀態方程精度的驗證

為了檢驗如上確定的適用于CF3I的PT方程的計算精度,以該方程對CF3I的飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區PVT性質進行了計算,并和文獻[3的實驗數據進行了對比。對比實驗數據為T%26lt;0.9Tc(即T%26lt;356.80K)范圍內的13個飽和液相點、22個飽和蒸汽壓點和T%26lt;Tc內77組氣相區數據。結果表明,飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區密度的最大相對誤差分別為2.94%、0.42%、5.87%,平均相對誤差分別為1.54%、0.25%、2.17%。相對誤差、平均相對誤差計算式分別為

（9）

（10）

式中,X-所要比較的物理量,cal-PT方程的計算值,exp-實驗值,n-數據點的個數。

冰箱的名義工況為蒸發溫度tevap=-23.3℃,冷凝溫度tcon=54.4℃,吸氣溫度、過冷溫度32.2℃[6,處于上述溫度區間。可見,確定的適用于CF3I的PT方程,能夠用于對CF3I的冰箱循環性能分析計算,而且精度良好。

3CF3I蒸汽壓曲線的分析

從熱力學角度看,替代制冷劑最好具有和原制冷劑相似的蒸汽壓曲線[7。圖1為幾種工質的蒸汽壓對比,其中CF3I的蒸汽壓方程為[3

（11）

式中,

A1=-7.204825,A2=1.393833,A3=-1.568372,A4=-5.776895,適用范圍243K～Tc;其它制冷劑的蒸汽壓數據來自ASHARE[8。

由圖1可見,在冰箱名義工況的溫度區間內,HFC152a/HCFC22、HFC134a的蒸汽壓曲線和CFC12吻合得很好;HC290的蒸汽壓高于CFC12,HC600a的蒸汽壓則比CFC12低許多。CF3I的蒸汽壓介于HC600a和CFC12之間,在冰箱名義工況下和CFC12的最大差距為20%左右。由蒸汽壓看,CF3I比HC600a更適合作為CFC12的灌注式替代物;按照優勢互補原則選擇HC290和CF3I組成混合物,灌注式替代CFC12的效果可能會更好。

4CF3I作為冰箱制冷劑的循環性能分析

4.1冰箱名義工況

采用帶回熱的冰箱制冷循環模型,即用回熱器來實現工質的過冷和過熱,并設工質經過回熱器換熱后節流前的溫度和壓縮機的吸氣溫度相等,這一溫度稱為回熱溫度。

計算CF3I的循環性能所需的理想氣體比熱式[3為摘要:

（8）

式中T的單位為K,R為CF3I的氣體常數,單位為J/(K·kg)。計算焓、熵的參考態為ASHRAE規定的-40℃的飽和液態,參考態上h=0kJ/kg,s=0kJ/(kg·K)。

在冰箱名義工況下,設壓縮機的總效率為0.70,計算了幾種工質的循環性能。混合工質的蒸發溫度取為蒸發器進口和露點溫度的平均值,冷凝溫度取其冷凝壓力下的泡露點平均值。計算結果見表1。表中MIX1、MIX2分別表示質量百分比85/15、75/25的HFC152a/HCFC22。

觀察表1中各種工質的性能參數,在壓力水平方面,除了HC600a、HC290外,現有的幾種冰箱制冷劑的蒸發壓力Pevap、冷凝壓力Pcond和CFC12都很接近。CF3I的壓力水平和CFC12有一定偏差,其Pevap略低于大氣壓,蒸發器為微負壓,不利于系統運行。CF3I的壓比和CFC12的最接近。壓縮機排氣溫度方面,HC600a和HC290的tdisch較低。CF3I的tdisch較高,不利于壓縮機的運行;但和MIX1、MIX2十分接近,表明目前的冰箱壓縮機能夠承受這樣的溫度。CF3I的單位容積制冷量qv比CFC12小20%左右,也比HFC134a、MIX1和MIX2小,HC290比CFC12高40%左右。CF3I的COP是最高的,比CFC12高3.4%,這是CF3I的優勢,而HC290是最低的。通過以上的比較可以看出摘要:(1)CF3I的循環性能指標和CFC12相近,可以在對原有制冷系統稍作改動的基礎上,作為CFC12的灌注式替代物;(2)HC290和CF3I在循環性能指標上具有互補性,若將兩者組成混合物,在性能上可能更接近CFC12。

4.2變工況

變工況循環性能分析,一般包括COP、qv、tdisch、隨冷凝溫度、蒸發溫度、回熱溫度的變化規律。相比之下,各性能指標隨回熱溫度的變化規律比隨蒸發溫度、冷凝溫度的變化規律更重要一些,這是因為冰箱的回熱器一般在環境中[1,回熱溫度的變化幅度、頻率要比蒸發溫度、冷凝溫度要大、要快。分析幾種制冷劑循環性能指標隨回熱溫度的變化規律,分析方法是固定蒸發溫度、冷凝溫度,變化回熱溫度,看性能指標的變化趨向。

結果如圖2-圖5所示。回熱溫度由0℃變化到50℃,幾種工質的COP都降低,其中CF3I降低得最慢。在qv方面,HC290隨回熱溫度的變化顯著,其他工質的變化規律相似。隨著回熱溫度的升高,CF3I的tdisch增加速度比其它工質快,這是不利于冰箱運行的。由于在計算中固定了蒸發溫度、冷凝溫度,所以對于純質來說保持不變,而對于混合工質來說,有稍微地上升。由圖還可以發現,CF3I和HC290的循環性能指標分布在CFC12的兩側。

CF3I各項性能指標隨回熱溫度的變化所表現的規律和CFC12基本類似,數值幅度上的偏差也不太大。COP優于CFC12,tdisch較CFC12為高。總起來說,CF3I存在作為CFC12灌注式替代物的潛力。

5CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑的循環性能分析

5.1冰箱名義工況

由以上分析可知,CF3I和HC290的循環性能具有互補性,下面具體分析不同配比下HC290/CF3I混合物的循環性能。

計算工況、壓縮機總效率的選取同上。表2列出了循環性能計算結果。

由表1已經知道CF3I的Pevap、Pcond、q0、qv都比HC290的小,所以隨著HC290在混合物中所占比例的增加,HC290/CF3I混合物的Pevap、Pcond、q0、qv都應該呈現增大的趨向,而∑、tdisch、COP應該減小,這種規律在表2中得到了很好的體現。

對比表2和表1,可以看到CF3I/HC290混合物在65/35、60/40、55/45、50/50四種摩爾百分配比下各個性能指標和CFC12吻合得很好。

5.2變工況

對上面所給4種配比下的CF3I/HC290混合物進行了循環性能參數隨回熱溫度變化規律的計算。結果表明,混合物的循環性能和CFC12十分接近,從理論循環分析的角度看,是CFC12理想的灌注式替代物。

圖2-圖5中列出了摩爾百分比為65/35(質量百分比為89.2/10.8)的CF3I/HC290的計算結果,其它3種配比下CF3I/HC290混合物的性能也和之相近。

5.3可燃性分析

以上4種配比的CF3I/HC290混合物中,HC290的摩爾比例最大為50%,其相應的質量比例最大為18.4%。一般家用冰箱的制冷劑的充灌量為0.1kg左右[6,9,以本文提出的4種CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑,HC290的最大充灌量僅為0.0184kg。文獻[10指出,在密封性好的制冷系統中,只要碳氫化合物的充灌量小于0.15kg,那么系統就是平安的。因此,CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質在應用中的平安性是可以得到保證的。

6結論

(1)求得了適用于CF3I的PT方程,此狀態方程對于CF3I的熱力學性質和循環性能計算具有較高的精度。

(2)通過對CF3I的蒸汽壓曲線、冰箱名義工況、變工況的計算分析,發現CF3I的循環性能和CFC12相近。

(3)按照優勢互補的原則,篩選提出了CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質,其循環性能和CFC12十分接近,可作為CFC12的灌注式替代物。

參考文獻

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5NavinC.PatelandAmynS.Teja.Anewcubicequationofstateforfluidsandfluidmixtures.ChemicalEngineeringScience,1982,37(3)摘要:463～473

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7劉志剛.CFCS替代工質篩選的熱力學原則.傅秦生,焦平坤等.全國高等學校工程熱物理第四屆學術會議論文集,杭州摘要:浙江大學出版社,1992,73～76.

81993ASHRAEHANDBOOKFUNDAMENTALS,SIEdition,1993

第7篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞：物理化學課程 教學方法 職業教育

物理化學是冶金、材料各專業的一門基礎課程，物理化學學習的差與好影響到接下來專業理論課程的學習。作為一門必修課，相比其他高職高專中有機化學等化學課程，物理化學具有概念的抽象性、邏輯性強，規律的前后相關性強，學習過程中應用其他學科的知識面廣，計算公式繁多等特點。因此，學習者要想掌握好物理化學這門課程，不僅要具有良好的基礎化學知識，還必須具有一定的高等數學和普通物理學的基礎。物理化學課程作為材料專業與冶金專業學生學習的一門必修課、一門理論課、一門專業基礎課，教師怎樣教好、學生如何學好這門枯燥難學的課程，都存在困難。本文從物理化學課程教學的自身特點和逐步培養學生學習興趣方面入手，對這門主要的基礎課的教學方法進行一些粗淺的探討。

一、適當減少理論深度，加強應用

物理化學這門課理論性、系統性很強，內容較多而抽象，公式又多，每個公式有其特定的使用條件和范圍，所以學生接受起來感到有一定的困難，特別對于高職高專層次的學生，數學、物理和化學基礎比較薄弱，學起物理化學來倍感吃力，聽課很辛苦、作業很難做。這就對老師的課堂教學提出了更高的要求，作為教師應該因材施教，充分考慮到授課對象是基礎比較差的學生，對物理化學理論的獲得不應以大而多為目標，而是以夠用、能懂為標準，并且能滿足各專業學生學習專業課的需要，就可以了。對于大量的物理化學公式，推導過程復雜并且涉及到大量的高等數學的知識，要讓學生都記住和掌握是不可能的，也是沒有必要的。其實數學推導過程只是獲得結果的一種手段，不是目的，所以對于一般公式及其推導過程，要求理解就可以不要求掌握，對于特別重要的公式要掌握其使用條件和物理意義并且要牢記。物理化學理論性很強并且概念規律偏于抽象，授課過程中要適當加以淡化，并且多聯系一些簡單易懂的實例。如在熱力學第一定律和熱力學第二定律的講解中，遇到具體的計算時，重點關注化學反應過程的能量改變、反應的方向與限度以及反應的速率，而淡化對抽象物理的講述，方便學生理解和接受。

二、根據不同專業需要，側重不同教學內容

物理化學這門課程內容的覆蓋程度廣、綜合度高，它包括了熱力學、化學動力學、表面化學、溶液等知識內容。在實際的講授過程中，不同專業對同一課程有不同的要求。對于物理化學這門課程，不同的專業不能用同樣的講課方法講述同樣的內容。根據不同的專業的教學大綱要求，對教學內容進行刪減取舍。作為物理化學核心內容的熱力學第一定律和熱力學第二定律，是每個學習物理化學的學生必須學習的內容，可以不考慮是否與專業理論密切相關。而對于化學動力學應用部分，則可以根據實際教學情況，根據不同專業自身教學大綱和學時安排的要求，有選擇、有側重地講述。如材料成型與控制技術專業在熱力學應用部分要加大學時，重點講授。化學平衡、表面化學應是材料工程技術專業的重點內容，在該專業的濕法冶金中經常用到化學平衡原理、表面活性物質等概念。而化學反應速率應是冶金專業有色方向的重點內容，多項反應、擴散等內容出現在鋁電解的課程中，溶液應是冶金黑色方向專業的重點內容，而膠體化學、電化學和冶金技術專業相關很少，基本不用作為教學內容。應該特別指出的是，物理化學刪減教學內容不是刪減一些該講的內容，要綜合考慮教學大綱和整門課程體系的完整性，抓關鍵抓主要。

三、教學中恰當安排隨堂加強直觀教學

實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位，它與物理化學課程緊密配合，通過實驗教學，學生不僅可以鞏固和加深對物理化學原理的理解，提高學生對物理化學知識靈活應用的創新能力，還培養了觀察和分析問題的能力，加強學生動手能力，培養嚴肅認真、實事求是的科學態度和作風。例如，在講解多相平衡反應這一章節時，我們讓學生先做碳酸鈣熱分解的測定實驗，這是一個典型的多項平衡反應。在學生有了對多項反應感性認識的基礎上講授這部分內容。像這樣的做法還有很多，如實驗室用蒸餾水洗滌容器為什么要少量多次和分配定律相聯系，分離操作中的陳化原理和開爾文公式相聯系等。

總之，恰當地將教學內容與實驗操作聯系起來，遵循“實驗操作中的問題――引入講授新內容――給出答案”，可以培養學生的科學思維能力與解決問題能力，提高學習物理化學的積極性。

四、列舉實際生活實例，提高學生學習興趣

物理化學知識其實存在于我們生活中的方方面面，只要稍加留意，就會在衣食住行中找到和物理化學有關的現象。因此在組織教學內容時，特別注意恰當地將教學內容和生活中學生遇到的實例結合起來，使學生認識到理論學習可以幫助解決實際問題，以此激發學生對物理化學這門課程濃厚的學習興趣。將復雜的規律、原理、方法通過用熟悉、生動、簡單的生活實例進行講解，使學生容易接受，并且逐步培養興趣。如考古工作中怎樣根據動力學原理估算尸體的埋葬時間？根據一級反應的動力學方程，由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰變是一級反應，利用衰變半衰期及其活性可以計算出來。其他如陶瓷制品表面的結晶釉會產生富麗堂皇、光彩奪目的效果；打濕了的化纖衣服比全棉衣服易干，等等，這些奇妙的現象激起學生的興趣后，就能促使他們去學習，當學生最終恍然大悟時，會深感學以致用的無限樂趣，從而投入到積極主動的思維之中，激發濃厚的學習興趣，保證課堂教學效果。

五、貫穿人文教育，培養科學文化素養

物理化學中涉及的科學家很多，如蓋斯、范托夫、克勞休斯、能斯特、范德華、阿倫尼烏斯、吉布斯等。他們發現建立的物理化學定理的方法不同，個人成長、成功經歷也不同，在講課過程中根據內容讓學生去查閱科學家的生平、傳記，了解他們成長的經歷，寫出小論文，有助于科學文化素質的養成。同時，在講課過程中還可穿插一些科學家的小故事，把科學家觀念的創新和科學思維的動人情節引入課堂教學，啟發學生的創新激情，充分調動學生學習的積極性。比如發現了溶液中的化學動力學法則的荷蘭科學家范托夫是第一位諾貝爾化學獎獲得者，其他科學家像阿倫尼烏斯等等也曾獲得過諾貝爾獎，通過在課堂中穿插這樣的科學小故事，逐步培養學生的科學素養。同時，還可以講講我國物理化學的發展及作出貢獻的中國物理化學科學家，培養學生們的愛國熱情。

因此，物理化學的教學不應僅僅是向學生傳授綜合了數學化學的理論知識，培養其實驗操作能力，更應是一種課程文化、科學文化的熏陶。

物理化學課程是一門基礎理論性和實踐性都較強的課程，對其他相關學科的專業課基礎理論產生一定作用和影響。它在冶金與材料各專業教學中具有重要的基礎地位。通過對教材選擇、內容取舍、深淺把握、教學應用等方面多做思考研究，以取得更加良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王桂英.物理化學課程教學方法探討.湖南冶金職業技術學院學報，2004（12）

[2]何紅巖，馬晶軍，藏曉歡，李衛寧，任希霞，高等農林院校《物理化學》課程教學改革芻議.河北農業大學學報（農林教育版），2006（12）

[3]蔡邦宏.物理化學教學的幾點體會.科教平臺，2006（1）

第8篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞：大學物理；教學改革

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）23-0122-03

物理學是一門研究物質存在的基本形式、內部結構、相互作用及運動狀態的基本規律的科學。回顧歷史，物理學的起源和發展促進了自然科學各個領域各個學科的建立和發展，物理學是工程技術的基礎，物理學研究的每一次重大突破，都導致生產技術的飛速發展。物理學是人類文化的精彩篇章，一方面它能為高職學生學習專業知識和參加工程實踐打下必要的物理基礎，另一方面學學物理的過程將會使學生逐步學會科學的思維方法和研究方法，從而培養學生分析問題解決問題的能力，激發他們探索和創新的精神，真正提高人才素質。提高大學生的科學素質，是高等教育的一項重要任務，物理學既是科學， 也是文化。高職大學物理可以培養學生的人文精神，一切有志于提高科學素養和文化層次的人都有必要學習、了解物理學。

大學物理作為理工科院校各專業的一門必修基礎課，在高職院校課程設置上正面臨著挑戰。高等教育大眾化的不斷推進和高職規模的不斷擴大，生源的質量參差不齊，整體質量也有所下降，這給高職的大學物理教學提出了巨大挑戰，不斷推進大學物理教學改革，提高大學物理課程的教學質量已成為當務之急。高等職業教育根本任務是培養高等技術應用性專門人才，工學結合，校企合作成為高職院校普遍采用的模式，根據這一人才培養模式，高職院校各專業教學計劃，大幅度壓縮基礎課的學時，增加實踐教學學時。大學物理課也不例外。物理課程的改革存在著兩個誤區：一是對物理課程內容狂刪猛砍，甚至不開設此課程；二是物理課程本身的改革與建設與專業課程及相應職業崗位群的職業技能要求銜接不好，沒有針對性，沒有充分體現出物理課程在社會生產實踐和職業教育人才培養中的重要作用。

大學物理教學改革如果只是將教學內容在傳統教學的基礎上削減內容覆蓋面和知識點，簡化數學分析和推理過程，降低教學難度，缺乏對物理學重點內容的深入探討，缺少前沿性的內容和與現代技術的結合，結果將會導致物理課程內容枯燥乏味，學生難以掌握物理學在工程技術上的應用，這將使物理學在培養學生掌握科學的研究方法，提高創新能力方面受到影響。所以要對各專業學生人才培養方案中專業課進行分析，從而確定大學物理教材中哪些內容可以不講，哪些內容略講，哪些內容精講，以解決物理課內容多，課時少的問題。真正達到基礎課為專業課服務，進而為培養專業人才服務的目的，對提高教學質量和效果有重要意義。

為此，筆者對我院開設大學物理課的化工系、機電系、自動化系的8個專業進行了調研，重點考查分析了化工、機電（自動化）類各專業的專業課程與核心課程所需要的大學物理知識，見下表。

根據以上的調研，依據當前高職教育理論和職業教育改革發展趨勢，筆者認為高職大學物理教學改革主要在教學內容和教學方法上要搞好和專業課的銜接與整合，下面分別予以具體論述。

一、突出為專業課服務的功能

物理學與學生所學專業往往有著十分密切的聯系，應注意根據所面向的學生的具體專業情況將物理內容進行引申，與其他專業內容進行聯系和融合，充分發揮基礎物理學對于其他工科專業的“接口”功能。既要講一些聯系專業的“接口”性內容，還要有適當滲透近代物理思想的觀點的“窗口”性內容；不僅要把物理內容拓展到各專業領域甚至于把工科專業知識引入大學物理教學，還要通過與工科專業結合加深物理學的理論，從而使學生通過物理知識的理解和學習為專業知識的學習打下深厚的理論基礎，促進對專業知識的更深刻理解，體現出物理學的強大的服務功能。

二、根據不同的專業特點確定不同的教學內容

化工類及相關專業的課程與物理熱學知識有密切聯系，如化工原理、物理化學、化工熱力學等，在相關專業的教學中我們就要加強大學物理中熱學部分的內容，如熱力學第一定律、第二定律、封閉系統、開放系統、嫡、焓等內容要加深其理論深度。化學工程系開設的儀器分析課程就要求有物理學中電磁學、光學、原子物理學的內容作為基礎，尤其是其中的核磁共振、原子發光原理、光譜(發射和吸收光譜)知識對于這門課程的學習很有幫助。化工類專業可主要考慮安排下面的內容：運動和力、動量守恒、能量守恒、流體力學、熱力學基礎、熱量傳遞、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、近代物理介紹。

機電（自動化）類各專業的大學物理需求基本相同，教學內容可確定為：運動和力、動量守恒、能量守恒、剛體的定軸轉動、流體力學、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、機械振動與機械波、近代物理介紹。化工類：運動和力、動量守恒、能量守恒、流體力學、熱力學基礎、熱量傳遞、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、近代物理介紹。

三、教學內容與專業實例結合

在物理課教學的改革中教學內容與應用實例相結合，把教學重點更多地放在用物理學基本原理解釋當今先進科學技術上，將會使專業知識的學習和應用取得更好的效果，學生的學習積極性也會得到極大的提高。基礎課程和專業技術課程教師歡迎大學物理內容的這種改革，是因他們在講授專業技術時找到了理論支撐。同時，學生認識到了物理學并不僅僅是空洞的理念，真正從思想上重視大學物理學習，重視理念與實際的結合，從而促進大學物理的教學。當然，大學物理的教學中要做這樣的內容處理，并且要取得良好的教學效果，需要經過大量的基礎性研究和大量素材的搜集，需要從事大學物理教學的教師投入極大的熱情和精力。

參考文獻：

[1]邊靜.地方工科院校大學物理教學內容改革探索[D].山東師范大學學位論文,2008.

[2]徐禮明.高職院校大學物理內容選取和教學對策[J].科技創新導報,2009,(19).

[3]郭建軍.與專業相結合的大學物理特色教學初探[J].職業教育研究,2009,(08).

第9篇：工程熱力學論文范文

關鍵詞： 筒倉；基礎；溫度場；單元生死

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0220153－01

0 前言

大體積基礎底板溫度場的模擬對澆筑施工工藝影響考慮很少，混凝土澆筑的施工工藝的模擬，以及水化熱生熱率如何在程序中實現是仿真分析的關鍵技術。ANSYS中“單元生死”技術通過激活先澆筑層并施加相應的邊界條件，殺死后澆筑層，對澆筑工藝起到了很好的模擬。

1 工程概況

本工程基礎形式為樁基箱型基礎，基底坐落于鋼筋混凝土灌注樁上；主體結構采用筒壁與內柱共同支撐型式，筒壁與倉底結構系統整體聯結；基礎底板厚1300mm，筒壁處為2100mm。基礎混凝土強度等級采用C30。測點1為基礎中心，測點2為筒壁處。表1為本工程實例中混凝土的配合比，表2為混凝土和土壤的熱力學參數。

表1 混凝土配合比

2 大體積混凝土熱分析理論基礎

2.1 熱傳導方程

假定混凝土為均勻各向同性的固體，則混凝土的熱傳導方程為：

2.2 初始條件和邊界條件

初始條件為在初始瞬時物體內部的溫度的分布規律，邊界條件為基礎表面與周圍介質之間的溫度相互作用規律，初始條件和邊界條件合稱邊值條件（或定解條件）。

1）初始條件

在初始瞬時，即當 =0時，溫度場是坐標（x，y，z）的已知函數

公式如下：

2）邊界條件

基礎與空氣接觸（包括有養護條件）的邊界可按照第三類邊界條件處理，第三類邊界條件假定經過基礎表面的熱流量與基礎表面溫度T和氣溫Ta之差成正比，即

式中： 為溫度； 為絕熱溫升； 為表面放熱系數； 為導熱數； 為導溫系數為氣溫； 為氣溫。

3 考慮施工工藝過程的有限元模擬

3.1 基于APDL語言的水化生熱率函數

本研究對水泥水化放熱規律經驗公式采用文獻[1]中簡便的指數式經驗公式進行有限元計算，公式如下：

式中： 為混凝土水化熱； 為最終水化熱；m為水泥水化速度系數（ ）。

在ANSYS中，的絕熱溫升通過生熱率HGEN來實現，HGEN作為體荷載施加在有限元模型上。

由文獻[5]可知生熱率計算公式為：

式中：HGEN為水化生熱速率（ ）；W為單位體積混凝土水泥用量（ ）。