沈文霞老师广州学生讲座.ppt

华南师大的同学们:沈文霞南京大学 学习物理化学的意义 及其应用南京大学南京大学沈文霞学习物理化学的意义及其应用一.学习物理化学的意义二.物理化学原理的应用三.争取做一个好学生、好教师一.学习物理化学的意义物理化学是用物理学的理论和实验方法来研究化学变化及其伴随的物理变化的本质与规律物理化学是揭示化学变化的本质所以,物理化学是化学的灵魂所有化学变化都包含了物理化学的原理热力学基本定律第一定律第二定律应用多组分系统溶液相平衡化学平衡电化学 表面化学胶体化学动力学宏观动力学微观动力学电极过程动力学统计热力学化学热力学的任务是：热力学第一定律热力学第二定律三个判据利用能量守恒定律计算能量的变化判断相变化和化学变化的方向和限度化学热力学的应用：1.在多组分系统中的应用2.在化学平衡中的应用什么是渗透压？纯溶剂稀溶液半透膜p+3.渗透压概念在生活中的应用渗透压的应用5。测定大分子或胶粒的摩尔质量1。海水淡化2。污水处理3。治病保健4。农作物保养纯溶剂稀溶液半透膜p+双分子层细胞膜生理食盐水的浓度 血液是由血细胞和血浆组成的，细胞内溶液与细胞外血浆必须维持相同的浓度 输液用的生理盐水的的浓度为0.9 (=729 kPa)沿途给马拉松运动员喝的饮料必须是等渗溶液 眼药水也必须是等渗溶液盐制食物 在新鲜素菜中加入食盐，素菜细胞中的水分会向外渗透，吃起来会变脆。盐碱地上的庄稼长势不良，是因为土壤中的盐浓度大，植物细胞中的水分往外渗透。浓盐水也可杀菌消毒，使细菌向外渗水而被杀死。所以死海里生物无法生存盐生植物园 抗盐碱树种的引进、改良和发挥其绿化功能和经济效益，开发滨海盐碱地4。在相平衡中的应用海盐场青海湖及其盐花自贡井盐场岩盐矿二元相图的应用提纯盐类和获得低温冰+溶液溶液 l单相T/K 在溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识蒸馏（或精馏）原理精馏塔外形精馏塔内部结构 是研究反应的速率和机理问题研究温度、压力、催化剂等对速率的影响研究化学反应的机理，掌握反应的本质化学反应动力学理论的意义物化基本原理扩展到电化学、表面和胶体化学与人们的生产生活有着密切的联系，有着广泛的应用化学动力学的任务：反应在标准压力和298 K时，反应自发向右进行是一个放热反应，气体分子数减少的反应合成氨工业的反应条件是：（1）高温高压（2）中温中压（3）常温常压动力学在考古中的应用青花瓷瓶宋代梅瓶古代青铜器 节能减排，发展低碳经济二。物理化学原理的应用 节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物（包括三废和噪声等）排放，少用矿石燃料 气候变暖带来的危害为上海世博会制作的“浮动城市”，设计师将其称作“气候难民的浮动生态城”，是为2100年而设计 城市下半部在水下，水上部分用于获取太阳能，墙和屋顶上面覆盖着草坪水下是海洋浮游生物和植物的温床，物质和能量全部可循环，自己产生氧气和电力，同时回收再利用二氧化碳和废弃物，水的净化和软化均采用生态系统完成。马来西亚设计师设计水下摩天楼可漂浮于海上,或许它能够成为未来帮助人类摆脱世界末日的“诺亚方舟”。据悉，这座造型奇特的巨大建筑物漂浮于海上，如一个巨大的章鱼，大部分浸没于水下。其顶部是郁郁葱葱的迷你森林，中部是人口密集的住宅和办公楼，底部是一根根延伸至海底的荧光触须，它有三大重要作用：其一，通过与海潮同一节奏的摆动，它可以产生和积蓄能量；其二，它是建筑物的平衡和稳定系统，借助它的轻轻摆动，大楼才能始终保持垂直竖立状态；其三，它还可以为大量海底动物提供聚居的场所。由于能量和食物全部自给自足，垃圾零排放，因此它堪称一座既安全又环保的“海上绿洲”。1796-1832Carnot NLS 法国工程师 卡诺循环高温存储器低温存储器热机1.如何提高热机的效率1796-1832Carnot NLS 法国工程师 1.如何提高热机的效率 化学能 热能 机械能 化学能 电能 电能 火力发电厂的热机效率 高煤耗、高污染（S、N氧化物、粉尘和热污染）火力发电厂的热机效率 普通加压蒸气的作功能力很差 要用亚临界、超临界甚至超超临界的蒸气 改进锅炉性能，增加脱硫、脱氮和除尘的设备水的相图水冰水蒸气610.62超临界流体 火力发电厂的改造利用 热电厂的能量利用火力发电厂热电厂水力发电厂氢能发电厂核电站使用清洁能源酒泉风力发电2.物理化学与生产、生活的关系物理化学衣食住行药材 衣 衣防水、防油免洗桌布防水免洗包防水防尘防静电免洗防火、阻燃免洗布 免洗沙发布 接触角与润湿作用完全不润湿 不润湿 能润湿 完全润湿 表面的防水与自洁作用莲花效应 表面的防水与自洁作用 表面的防水与自洁作用 表面的防水与自洁作用超疏水状态不沾油抹布不沾锅水在超疏水表面水在超疏水表面石材表面的疏水作石材表面的疏水作用和保护用和保护 表面的防水与自洁作用 表面的防水与自洁作用建筑自洁玻璃纳米自洁釉 抗压、隔热、保温又“自洁自洁”的的水立方 “ETFE膜，节水又省电 食食品添加剂 房地产开发商要积极展开低成本、节能建筑的研发，充分考虑采光、通风等自然资源的利用，使用低成本节能建筑材料 用节能灯，空调提高1度，随手关灯，少看电视，节约用纸，少用一次性物品等等 住 高达3200m，住100万人，崔悦君设计崔悦君的灵感来自由白蚁的巢穴和古代的传说美国华裔崔悦君自行设计的家迪拜七星酒店世界第一高塔-828米这座怪异而又美丽的塔形建筑每个楼层相互独立，能够根据风向的不同进行旋转。迪拜采用了传统的风力发电方式，但是外观惊人。巴林世界贸易中心拥有三个大型风力涡轮机，跨越在两个巨大的锥形塔桥上。每一个的直径都将近100英尺。高塔本身的形状也是为了在风高速通过时最大限度的储存能量。风力发电皮肤这发明是将风力运用到了极致，它使风力发电更容易获得而且无处不在。各种各样的系统微型涡轮交织在一起，形成一个几乎可以弯曲成任何尺寸和形状的表面层。它可以覆盖在建筑物的表面。该系统可以在城市的现有表面进行运用，而无须庞大的建设费用。就像屋顶上能够轻而易举安装太阳能电池板一样，风力发电皮肤可以轻松地裹在建筑物外层，同其他形式的发电设备进行价格的竞争。亚特兰大最环保的宝瓶星塔，一座500英尺高的公寓，采用太阳能发电板与风力进行供电，并使用风力涡轮机保持室内的空气清新 巴黎水上绿色环保大厦，采用太阳能光伏发电，使用风力作能源，屋顶也进行了创意的绿化，橄榄球与圆柱的设计，面积为2068平方米这是伦敦的摩天大楼，通过自然通风，使用节能照明，采用被动式太阳能供暖，可节省50%的能源损耗。宁波-诺丁汉大学的可持续能源技术研究中心的生态楼，楼内有实验室、办公室和教室，是展示节能、碳零排放和建筑技术的示范样板楼。一座号称“全球最节能建筑节能建筑”的摩天大楼珠江大厦将在广州拔地而起。行 行锂离子电池双动力汽车上海世博氢能客车波音氢能飞机德国星球太阳能号 药 材高温超导新材料镧氧铁砷2008年2月23日，日本东京工业大学的细野秀雄教授(Hideo Hosono)报告，掺杂了氟的镧氧铁砷化合物(LaOFeAs)能够在26 K(-247.15)的温度下显示出超导特性。随后一个多月时间里，中国科学技术大学的陈仙辉、中科院物理研究所的赵忠贤、闻海虎、王楠林、陈根等人，不断刷新铁基超导材料超导温度的最高记录，从43K提高到52K，再提高到55K。镧氧铁砷铁基超导新材料是超导材料研究领域的一个突破性进展。它不仅常温状态下电阻更小、临界电流更大，而且成本更低、制造工艺更成熟，有更好的应用前景。材陶瓷新材料材质致密、比重大、硬度高|韧性好，磨耗低。刚玉瓷球耐磨度为普通陶瓷球和天然球石的十几倍，且不污染被粉碎物料。用途：瓷球可用于陶瓷材料、涂料、颜料、燃料、透明釉料、各种玻璃、荧光材料、药品、白水泥、氧化铝粉、片状氧化铝、电熔刚玉及其他窑业材料的粉碎、混合和分散。氧化铝耐磨陶瓷衬砖（板）具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗冲击等特点。可用做球磨、振动磨、搅拌磨等的内衬，还可用于钢铁厂烧结机混合料仓、带冷机风扇叶轮、翻车机料仓、料斗、自走式堆积料机、电厂输煤管道、出渣口、出料仓及烟道等易磨损部位。材聚酯工程纤维可提高沥青混凝土的抗拉、抗剪、抗冲击强度.材既能导电，又能像橡胶一样伸缩的新材料日本东京大学的研究员在展示一块既能导电又能像橡胶一样伸缩的新材料以及用此材料制成的机器手。这种新材料伸缩性能非常好，因利用了导电性能好的“单层碳纳米管”，使材料的导电率很高，在拉伸时导电率也不变。可用来作为机器人的皮肤，既具有弹性，又能感知热度和压力 材用碳纤维制的新材料，轻巧、耐用，触感好 3.发展清洁能源燃料电池 燃料电池的汽车生成的纯水