NNN第1-2章-热化学与能源-NN

热烈欢迎新同学！(1)什么是化学？(2)你为什么学习化学？现代化学的现状(1)对国民经济的影响(2)对国民生活的影响(3)化学对信息的影响(4)融合技术(NBIC)，(1)对国民经济、能源、材料、科学、仪器、国防现代化的影响(2)对国民生活、农业发展、人口和健康的影响，(3)化学和信息科学之间的联系(1)它们交叉产生化学信息学和信息化学。1948年，神农在他的论文通讯的数学理论中提出了信息的概念。到目前为止，已经有几十种不同的定义和许多交叉学科。化学和信息科学的交叉产生了化学信息学和信息化学。化学信息学：从物理学和化学的观点、理论和方法来讨论信息科学问题将是信息科学的一个分支。信息化学：用信息科学的理论和方法研究化学将成为化学的一个分支，从而获得化学发展的新观点、新概念、新理论和新方法。(徐光先，化学与信息科学交叉的新园地的探索(摘要)，化学通讯，2005，4，1)，2)什么是信息？1)传播理论：四要素源、通道、汇和信徒2)任何物质的微观粒子、宏观物体和宇宙物体都有一些具有不同和互补性质的“互补伙伴”和具有相同性质的“竞争对手”。这是物质的普遍属性，与对称性密切相关。(徐光先，化学与信息科学交叉的新园地的探索(摘要)，化学通信，2005，4，1)，3)在“互补伙伴”之间有通信，它们是彼此信息的来源和汇。“互补伙伴”之间有一些互动，这是他们相互联系的渠道。他们交流的目的是相互吸引，形成一个更高层次的粒子或更高层次的动态平衡系统，这是“可信的”。信息的定义：物质能量系统的信息或事物的信息是事物的运动状态、结构、性能、价值和相互作用规律，以及运动状态的变化，是事物从简单结构到更高层次结构自组织并促进其进化和发展的源泉和动力。(徐光先，化学与信息科学交叉的新园地的探索(摘要)，化学通信，2005，4，1)，(4)融合技术，“NBIC融合技术”于：01年12月3-4日提出。美国商务部技术管理局、国家科学基金会(NSF)和国家科学技术委员会纳米科学工程和技术小组委员会(NSTC-NSEC)在华盛顿联合发起了一个圆桌会议，来自各行各业的科学家、政府官员和其他高层人士参加了会议。会议讨论了“融合四种技术提高人的能力”的议题，并首次提出了“NBIC融合技术”的概念。“NBIC融合技术”的概念“融合技术”一词是指科学技术的四个主要领域(NBIC)之间的协调与合作。目前，这四个领域发展迅速：(1)纳米科技；生物技术和生物医学，包括基因工程；信息技术，包括先进的计算和通信技术；认知科学，包括认知神经科学。对于NBIC融合技术，如果认知科学家能想到它，纳米科学家能制造它，生物科学家能使用它，信息科学家能监控它。 IftheCognitiveScientistscanthinkit，theNanopeoplecanbuildit，theBiopeoplecanimplementit，and theitpeopleCanmonitornandcontrolit .华莱士“在21世纪可预见的未来，融合技术涵盖的四大领域是目前发展最快、最具潜力的领域，其中任何领域的排列组合整合都会对人类产生不可预测的影响。简言之：融合技术将提高人们的技能，改善人们的生活和生活质量。(一)纳米技术：融合和创新的起点美国莱斯大学的科研团队在宝马汽车公司之前发明了世界上第一辆纳米汽车。这种“小型”汽车可以收集人体运动、肌肉收缩和血液流动产生的能量，并将其转化为电能进行工作。纳米汽车(纳米机器人)可以进入人体血管来诊断和治疗疾病！中国的纳米技术在世界上占有一席之地。中国第一辆纳米材料汽车亮相。它的车身比普通钢板轻30%，但它的防撞强度可以提高200%。此外，排量相同的汽车可以节省20%的能源。“纳米汽车”还涉及纳米隔热涂料、自清洁汽车玻璃、高耐磨水性涂料、车内空气净化、废气净化等研究领域。然而，梅赛德斯-奔驰公司在纳米技术的应用方面处于世界领先地位。除了应用纳米陶瓷轴承外，新车还采用了基于纳米技术的新型抗划伤涂料。总之，纳米技术将依靠融合技术彻底改变21世纪汽车的产业结构，形成汽车“融合生产”的创新源泉。(二)生物技术融合创新2006年，日本横滨举办了“2006年人与汽车技术”展览，日本公司展示了使用生物技术的可生物降解汽车内饰，其中88%是玉米！这种全新的绿色塑料的抗冲击性能提高了300%。耐热性提高了25%；一家日本公司的普锐斯混合动力车配备了生物塑料地垫，其2015年的目标是：其20%的部件将是生物塑料！除了可降解的新材料，利用生物技术实现生物汽车燃料的多样化将成为未来生物能源的战略目标。全球生物能源储量高达1.8万亿吨，相当于640亿吨石油。例如，生物乙醇(酒精)燃料已经在巴西、英国、德国和其他国家使用。中国九个省和自治区正在推广使用乙醇汽油。最引人注目的是，中国的油菜籽生物柴油将出口到德国.作为石化燃料的替代能源，它正方兴未艾，新概念汽车也不断创新。例如，北京汽车股份有限公司的SAAB9-3混合动力汽车已经成为世界上第一辆100%不使用燃料的全新环保概念车，它只使用生物乙醇和电力。当然，基于生物识别技术的汽车指纹防盗装置已经从概念车转向量产车。本世纪初，这种自动指纹开关点火技术和防盗技术与生物燃料同时大量生产。它是生物技术和信息技术融合的“衍生物”。(三)信息技术创新型汽车关键信息技术产业的全球销售额预计约为1500亿美元，中国汽车电子信息技术领域也有3000亿元人民币的市场“容量”。信息技术不再是汽车机械结构的替代品，而是机电一体化整体设计中不可或缺的组成部分。汽车信息技术的应用重点是在能源、排放和安全等法律法规的范围内。据不完全统计，汽车信息技术投资平均占汽车成本的30%以上，而高端汽车占60%以上，S级奔驰上有350个传感器。通用汽车、戴克、宝马、沃尔沃等企业开发了基于信息技术的自动驾驶系统，以防止超速和酒后驾驶。基于信息技术的汽车控制和安全系统、辅助控制系统、车载通信、车载多媒体和其他模块化系统的集成是汽车价值链升级的一个环节。包括汽车信息技术在内的“4C”(辅助设计、辅助工程、辅助技术和辅助制造)是自主核心技术的要求，旨在提升中国乃至世界汽车产业，确保融合和创新。2004年后由国家相关部委启动的“全国汽车计算平台”作为汽车电子信息技术的一个专项被列入国家电子信息产业发展基金。在这一领域，中国汽车产业缺乏自主核心知识产权，难以形成车载网络协议和电子标准化系统融合、发展和创新的动力。(d)认知科学的融合与创新焦点本文开头描述的汽车交通事故的消除和虚拟模拟“自动驾驶之旅”都与认知神经科学的融合技术密切相关。在中国科学院评选的“21世纪对人类有重大影响的十大科技趋势”中，有“认知神经科学”。简单地说，认知是记忆的整合，是嗅觉、视觉、感觉、听觉、味觉、触觉等的“聚合体”。生命运动是物质运动的最高形式。神经科学的根本目的是解开智力的本质，通过基因大脑行为认知来研究人类智力，用机器人代替人类工作，汽车可以自动行驶，交通事故可以消除。尤其是在人和机器融合之后，新的“神经”被植入大脑。例如，通过打开电子杂志，任何品牌的新车都可以在虚拟的四维空间中“模拟和测试”。今天的纸质“二维试驾报告”长期以来一直是“展示品”！美国提出的NBIC融合技术，肯定有其军事和国家安全的背景和考虑。因为美国在军事事务中追求绝对的主导地位和以最低的成本取得最大的成就，融合技术将为此提供一种新的途径。可以预见，随着以融合技术为核心的高新技术的突破，一批更高效的新武器装备或新武装力量将相继出现，这将成为推进军事变革的物质和技术基础，从而把新军事变革推向更高阶段，最终形成新的军事体系，彻底改变未来战争的面貌。尽快将提高人的能力的融合技术作为科学研究的重点，加强学科间的相互渗透，整合学科和科学研究资源，建立不同学术组织间的合作关系，改变分散、分散、重复的现状，建立流动、开放的新机制，专注于重大跨学科研究项目的技术研究，同时改革现有的教育模式，摒弃文理分离的教学方法，实现跨学科教育。从20个方面来看，融合技术将在未来10到20年内造福人类。人脑与机器之间的快速宽带接口将改变工厂的工作模式，控制汽车，确保军事优势，实现新的运动、新的艺术形式和新的人际交流模式。舒适的可穿戴传感器和计算机将使每个人都能感知自己的健康状况、环境、化学污染物、潜在灾害、当地商业信息、自然资源和其他类似信息。机器人和软件代理将对人类更有用(更智能)，因为它们的工作原理是针对人类的目标、意识和性格。无论是在学校、工作中还是在家里，所有具有不同背景和能力的人都能更可靠、更快速地学习有价值的新知识和技能。个人和团队可以跨越文化障碍、语言距离和专业背景进行有效沟通和合作，从而大大提高集体、组织和跨国合作伙伴的效率。人体将更耐用、更健康、更有活力、更容易修复、更能抵抗压力、生物危害和衰老过程。由于材料符合设计性能，从家用电器到飞机的各种机器和结构都能够适应不断变化的环境，并且节能环保。技术和治疗的结合将改善许多身体和精神残疾，并消除困扰数百万人的一些残疾。的安装随着大量新工具的出现和对人类创造力来源的深入了解，工程师、艺术家、建筑师和设计师们极大地拓展了他们的创造力。控制人类、动物和作物基因的能力将极大地造福人类，并在此过程中就伦理、法律和道德问题达成共识。通过高效的发射工具、建造太空基地的机器人，以及对月球、火星或接近地球的小行星上的资源进行有利可图的开发，人类终于实现了开发外层空间的巨大希望。新的组织结构和管理原则是基于所需信息的快速和可靠交换，并将大大提高企业、教育和政府管理人员的效率。普通人和决策者已经大大提高了他们的认知能力、社交能力和生物能力，以掌握身体，做出更好的调整，并提高他们的创造力和决断力。未来的工厂将围绕融合技术来组织，以提高“智能环境”的人机能力，并实现大规模生产和定制设计的最大效益。通过低成本的智能传感器网络，不断监测植物、动物和农产品的需求状况。农业和食品工业将大大提高产量，减少腐败造成的浪费。有了实时信息系统、高效的车辆设计以及纳米尺度的合成材料制造和性能最佳的机器，运输将变得安全、廉价和快捷。随着其他学科开创的研究方法的引入，科学家的工作发生了根本性的变化。例如，基因研究采用自然语言处理的原则，而文化研究采用遗传学的原则。通过采用统一和多样化的课程，正规教育发生了转变，这些课程建立在全面和分级的知识范式基础上，有助于从纳米级到宇宙级理解自然世界的框架。大学化学热力学、动力学(少量)、溶液、电化学教材： 普通化学、浙江大学普通化学教研室主任王明华、徐端军等内容。修订，高等教育出版社，参考书： 大学化学，傅主编，高等教育出版社；热力学，龚茂志主编，武汉大学出版社；统计热力学，梁西峡等主编，内蒙古大学出版社；电化学原理，李迪主编，北京航空航天大学出版社。理论教学安排：第1章热化学与能量4小时，第2章化学反应基本原理7小时习题课2小时，第3章溶液与离子平衡5小时，第4章氧化还原与电化学6小时习题课2小时材料知识2小时，共26节2小时实验教学：8小时，考试形式：分：闭卷考试(100分)内容：讲课内容，特别是课堂上强调的内容最终总分=体积分数X70%，平时作业X10 % X20 %，请备课请预习下一课！请主动听讲座！请尽力理解你在说什么！请尽可能把重点放在这本书上！第一章热化学和能量，概述：基本概念、定容、定压和焓；这不是计算的终点。热力学第一定律，气体定律和能量。1反应热的测量(1)基本概念系统和相系统(开放系统、封闭系统、隔离系统也称为隔离系统)相(界面、单相系统和多相系统)和物质状态不是一回事！开放系统、封闭系统、隔离系统、状态函数(理想气体状态方程)状态函数：的三个特征状态是常数，其值是常数；所有的路都通向同一个目的地，这是值得伪装的。反复地，该值变成零。广义属性(容量属性):如体积、质量、热容量、焓、熵、热力学能量等。具有可加性。强度特性：这些特性没有相加性，如温度、压力、密度、粘度等。当宽度性质除以物质的量或质量，或者任意两个宽度性质被除时，它变成强度性质，例如摩尔体积、摩尔焓或熵、比热容等。过程路线化学计量为一般化学反应方程式：B为反应中物质的化学式，B为B的化学计量，单位为1。以合成氨反应为例说明反应方程式的编写是不同的，B也是不同的。最后一课的内容是：(2)测量反应热化学反应过程中释放或吸收的热量称为反应热效应。简而言之，反应热。精确测量反应热和研究与其他能量变化的定量关系的主题叫做热化学。其实验数据具有理论和实用价值。例如，先进控制多变量预测控制在生产设备中实施，例如精馏塔，其中必须知道反应热对温度的影响程度。q=-CSMS(T2T1)使用炸弹量热计(氧弹)测量反应热。学生被邀请自己研究它的结构和测量步骤。热化学方程式：化学反应和反应热效应之间的关系方程式。反应热的理