第一篇：物理化學(xué)課程教學(xué)基本要求

一、課程教學(xué)基本要求

1．課程重點(diǎn)：

（1）判斷化學(xué)變化的方向和限度問題。主要讓學(xué)生掌握熱力學(xué)的三個(gè)基本定律。

（2）掌握熱力學(xué)基本定律在多組分體系、相平衡、化學(xué)平衡及電化學(xué)平衡等方面的應(yīng)用。（3）掌握熱力學(xué)基本定律在界面化學(xué)中的應(yīng)用。2．課程難點(diǎn)：

熱力學(xué)第二定律，相平衡，電化學(xué)平衡。3．能力培養(yǎng)要求：

通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的基本概念、原理、研究方法有較深入的認(rèn)識(shí)和掌握，對(duì)物理化學(xué)學(xué)科中的科研發(fā)展前沿領(lǐng)域有所了解，培養(yǎng)物理化學(xué)方法論，獨(dú)立分析問題、解決問題。

二、課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)課堂教學(xué)（72學(xué)時(shí)）1． 緒論（1學(xué)時(shí)）

了解物理化學(xué)學(xué)科的對(duì)象、內(nèi)容，研究方法，了解相關(guān)科研前沿，了解本學(xué)科與專業(yè)及生產(chǎn)的關(guān)系，掌握學(xué)習(xí)方法和要求。2． 熱力學(xué)第一定律（9學(xué)時(shí)）

理解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、過程與途徑等基本概念，了解可逆過程的概念。掌握熱力學(xué)第一定律文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá)式。

理解功、熱、熱力學(xué)能、焓、熱容、摩爾相變焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓等概念。

掌握熱力學(xué)第一定律在純 P V T 變化、在相變化及化學(xué)變化中的應(yīng)用，掌握計(jì)算各種過程的功、熱、熱力學(xué)能變、焓變的方法。

掌握第一定律對(duì)理想氣體狀態(tài)變化及物質(zhì)相變過程的應(yīng)用。

掌握化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)度，等壓熱效應(yīng)與等容熱效應(yīng)的關(guān)系，蓋斯定律，幾種基本熱效應(yīng)，生成熱，燃燒熱，溶解熱，熱效應(yīng)與溫度的關(guān)系，基爾霍夫公式及其應(yīng)用。3． 熱力學(xué)第二定律及熱力學(xué)第三定律（12學(xué)時(shí)）

理解自發(fā)過程、卡諾循環(huán)、卡諾定理。

掌握熱力學(xué)第二定律的文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá)式。理解熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)定義；掌握熵增原理、熵判據(jù)、亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)、吉布斯函數(shù)判據(jù)。

掌握物質(zhì)純PVT變化、相變化中熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)的計(jì)算及熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用。

掌握主要熱力學(xué)公式的推導(dǎo)和適用條件。

掌握熱力學(xué)基本方程和麥克斯韋關(guān)系式；理解推導(dǎo)熱力學(xué)公式的演繹方法。了解熱力學(xué)第三定律，規(guī)定熵、標(biāo)準(zhǔn)熵，理解標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵定義及計(jì)算。理解摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)定義及應(yīng)用。

4． 非電解質(zhì)溶液（10學(xué)時(shí)）

了解混合物與溶液的區(qū)別，會(huì)各種組成表示之間的換算。理解拉烏爾定律、享利定律，掌握其有關(guān)計(jì)算。了解稀溶液的依數(shù)性，并理解其應(yīng)用。

理解偏摩爾量及化學(xué)勢(shì)的概念。了解化學(xué)勢(shì)判別式的使用。理解理想液態(tài)混合物的定義，理解混合性質(zhì)。

了解理想氣體、真實(shí)氣體、理想液態(tài)混合物、理想稀溶液中各組分化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式。了解逸度、活度及活度系數(shù)的概念 5． 化學(xué)平衡（8學(xué)時(shí)）

了解化學(xué)反應(yīng)過程的推動(dòng)力。

掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義。理解等溫方程和范特霍夫方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。

掌握用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)及平衡組成的方法判斷在一定條件下化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的方向,會(huì)分析溫度、壓力、組成等因素對(duì)平衡的影響。理解有溶液參加的多相化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。

6． 相平衡（12學(xué)時(shí)）

理解相律的意義、推導(dǎo)，掌握其應(yīng)用。

掌握單組分系統(tǒng)、水的相圖、物態(tài)轉(zhuǎn)變方程式。理解克拉佩龍方程、克勞修斯――克拉佩龍方程，掌握其計(jì)算。

掌握二組分凝聚系統(tǒng)典型相圖的分析和應(yīng)用，包括液態(tài)完全互溶固態(tài)完全不互溶生成簡(jiǎn)單共晶的二元系，固態(tài)完全互溶的二元系，液態(tài)部分互溶的二元系，固態(tài)部分互溶的二元系（共晶型，包晶型），生成化合物的二元系，組元在固態(tài)具有晶型轉(zhuǎn)變。

掌握用杠桿規(guī)則進(jìn)行分析與計(jì)算。了解由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制簡(jiǎn)單相圖的方法。7． 表面現(xiàn)象（8學(xué)時(shí)）

理解表面張力及表面吉布斯函數(shù)的概念。

理解接觸角、潤(rùn)濕、附加壓力的概念及其與表面張力的關(guān)系。理解拉普拉斯公式及開爾文公式的應(yīng)用。理解亞穩(wěn)狀態(tài)與新相生成的關(guān)系。

理解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別。

了解蘭格繆爾單分子層吸附理論，理解蘭格繆爾吸附等溫式。了解溶液界面的吸附及表面活性物質(zhì)的作用與應(yīng)用。了解吉布斯吸附公式的含義和應(yīng)用。8． 化學(xué)動(dòng)力學(xué)（2學(xué)時(shí)）

理解化學(xué)反應(yīng)速率、理解基元反應(yīng)及反應(yīng)分子數(shù)的概念。理解反應(yīng)速率系數(shù)以及反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念。了解通過實(shí)驗(yàn)確立速率方程的方法。9． 電化學(xué)（8學(xué)時(shí)）

了解表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性質(zhì)的物理量（電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率）。

理解離子平均活度及平均活度系數(shù)定義并掌握其計(jì)算。了解離子強(qiáng)度的定義。理解可逆電池的概念，理解能斯特方程的推導(dǎo)掌握其應(yīng)用。掌握電池電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系及其計(jì)算。

掌握常用電極符號(hào)、電極反應(yīng)及其電極電勢(shì)的計(jì)算,掌握電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及其應(yīng)用。理解原電池的設(shè)計(jì)原理。

了解極化作用和超電勢(shì)的概念，產(chǎn)生極化的原因。

另外，總復(fù)習(xí)或習(xí)題課2學(xué)時(shí)。參考書

1.《物理化學(xué)》

梁英教主編

冶金工業(yè)出版社

1989年第二版 3.《物理化學(xué)》

蔡文娟、熊楚強(qiáng)等編

冶金工業(yè)出版社

1996年第二版 4.《物理化學(xué)》上、下冊(cè)

傅獻(xiàn)彩等編

高等教育出版社

1990年第四版 5.《物理化學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)指南》呂瑞東等編

華東理工大學(xué)出版社

1998年第一版 6.《物理化學(xué)習(xí)題精解》上、下冊(cè) 王文清等編

科學(xué)出版社

1999年

第二篇：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課基本要求

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課基本要求

一、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，安排12個(gè)實(shí)驗(yàn)，每學(xué)期6個(gè)。教材選用，《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（第二版）孟長(zhǎng)功 辛劍 主編 高等教育出版社。

大二下學(xué)期完成：實(shí)驗(yàn)24 燃燒熱的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)26 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)28 凝固點(diǎn)降低法測(cè)定非揮發(fā)性溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)29 完全互溶雙液系沸點(diǎn)-組成圖的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)30 二組分金屬相圖的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)31 H2O2催化分解速率常數(shù)的測(cè)定。

大三上學(xué)期完成：實(shí)驗(yàn)27 化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)及熱力學(xué)函數(shù)[ 變 ]的測(cè)定（氨基甲酸銨的熱分解）；實(shí)驗(yàn)32 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)及活化能的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)33 溶液表面張力及吸附分子橫截面積的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)35 膠體的制備及性質(zhì)研究；實(shí)驗(yàn)38 原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及應(yīng)用；實(shí)驗(yàn)78 鎳的陽(yáng)極極化曲線的影響因素研究。

二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前必須仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)資料，明確本次實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)方法及儀器、實(shí)驗(yàn)條件和測(cè)定的物理量等，在此基礎(chǔ)上寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱、操作步驟、注意事項(xiàng)、需測(cè)定的數(shù)據(jù)及相應(yīng)的記錄表格等。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，再對(duì)照儀器進(jìn)一步預(yù)習(xí)，并接受教師的提問、講解，在教師指導(dǎo)下做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。預(yù)習(xí)報(bào)告要求用A4打印紙寫，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)交給實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。（2）實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)操作需徑指導(dǎo)教師同意方可進(jìn)行。儀器的使用要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，不可盲動(dòng)；對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作步驟，通過預(yù)習(xí)應(yīng)心中有數(shù)，嚴(yán)禁“邊看書邊動(dòng)手”式的操作方式。實(shí)驗(yàn)過程中要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)仔細(xì)查明原因，或請(qǐng)指導(dǎo)教師幫助分析處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果必須經(jīng)教師檢查，數(shù)據(jù)不合格的應(yīng)重做，直至獲得滿意結(jié)果。要養(yǎng)成良好的記錄習(xí)慣，即根據(jù)儀器的精度，把原始數(shù)據(jù)詳細(xì)、準(zhǔn)確、實(shí)事求是地記錄在預(yù)習(xí)報(bào)告上。數(shù)據(jù)記錄盡量采用表格形式，做到整潔、清楚、不隨意涂改。實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)清洗、核對(duì)儀器，打掃實(shí)驗(yàn)室，徑指導(dǎo)教師同意后，方可離開實(shí)驗(yàn)室。（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生要在課堂內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)送交指導(dǎo)老師批閱。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求用A4打印紙，首頁(yè)篇頭要求統(tǒng)一格式。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒑?jiǎn)明原理、儀器和藥品、簡(jiǎn)單操作步驟及實(shí)驗(yàn)裝置圖、原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、思考題和結(jié)果討論。數(shù)據(jù)處理應(yīng)有處理步驟；結(jié)果討論應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析解釋，查閱文獻(xiàn)的情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的定性分析或定量計(jì)算，實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)及對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見等。

三、實(shí)驗(yàn)室安全及課堂紀(jì)律（1）用電安全

不可用潮濕的手接觸電器。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先鏈接好電路再接通電源。

儀表使用前要檢查線路鏈接是否正確，徑指導(dǎo)教師檢查同意后方可接通電源。

在實(shí)驗(yàn)過程中如發(fā)現(xiàn)異常，如不正常聲響、局部溫度升高或聞到焦味，應(yīng)立即切斷電源，并報(bào)告教師進(jìn)行檢查。

做實(shí)驗(yàn)29時(shí)要求戴防護(hù)鏡，從沸點(diǎn)儀里取樣之前一定要先斷電。（2）藥品安全

配置有腐蝕性的藥品（如過氧化氫）時(shí)要戴膠手套和戴防護(hù)鏡。用過的需要回收的藥品必須裝入指定的回收液瓶里。（3）課堂紀(jì)律

實(shí)驗(yàn)課上課時(shí)間，上午8:00開始，下午1:30開始。要求學(xué)生在上課前必須到實(shí)驗(yàn)室在自己的座位等候，遲到10分鐘之內(nèi)扣除本次實(shí)驗(yàn)成績(jī)滿分的30%，超過10分鐘不允許做實(shí)驗(yàn)。

課程表是以班級(jí)為單位安排的，具體到某個(gè)實(shí)驗(yàn)是以組為單位，所以每個(gè)班級(jí)要分成A、B、C、D四個(gè)組，1-8號(hào)為A 組，9-16號(hào)為B 組，17-24號(hào)為C 組，其他同學(xué)為D 組。各組完成不同實(shí)驗(yàn)，每人一套實(shí)驗(yàn)裝置，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。D組超過8人時(shí)由老師安排可2人一套。不準(zhǔn)將飲料和食物帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)過程中不準(zhǔn)開手機(jī)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)必須穿實(shí)驗(yàn)服（白大衣）。

實(shí)驗(yàn)課要求帶預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙、實(shí)驗(yàn)記錄卡、實(shí)驗(yàn)教材、計(jì)算器、直尺和畫曲線用具。

補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)分三種情況：一是有指定的教師（成長(zhǎng)導(dǎo)師或班主任）批準(zhǔn)的請(qǐng)假條，可以在學(xué)期末約定時(shí)間補(bǔ)做，成績(jī)不折扣。二是因遲到超過10分鐘而沒做實(shí)驗(yàn)的，可以在學(xué)期末約定時(shí)間補(bǔ)做，成績(jī)折扣50%。三是無故沒做實(shí)驗(yàn)的，可以在學(xué)期末約定時(shí)間補(bǔ)做，成績(jī)?yōu)?分。另外，補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)必須在本學(xué)期內(nèi)完成，不得跨學(xué)期更不能跨學(xué)年。12個(gè)實(shí)驗(yàn)缺一不可，未能按規(guī)定在學(xué)期內(nèi)完成的將沒有成績(jī)。

四、實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定

實(shí)驗(yàn)成績(jī)是兩個(gè)學(xué)期12個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的加權(quán)平均值，實(shí)驗(yàn)成績(jī)是在大三上學(xué)期末提交石化學(xué)院和教學(xué)事務(wù)部。每個(gè)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定辦法是：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)占15%，實(shí)驗(yàn)操作占50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%，安全與衛(wèi)生占5%。

2015年1月10日

第三篇：物理化學(xué)課程論文

摘要：近年來,新能源在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展。作為當(dāng)代大學(xué)生，關(guān)心環(huán)境和未來是我們的責(zé)任。因此，筆者查證文獻(xiàn)，分析了國(guó)內(nèi)新能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、前景，希望能對(duì)關(guān)心新能源開發(fā)利用的朋友有所幫助。

英文摘要：In recent years, new energy have been developed rapidly around the world.As a contemporary college student, being concerned about the environment and the future is our responsibility.Therefore, I verify documents, analyze the domestic development and prospects of the new energy technologies, with the hope that friends who concern for new energy development and utilization can gain some help from this text.中文關(guān)鍵字：新能源 發(fā)展 現(xiàn)狀 開發(fā)利用 可持續(xù)發(fā)展

英文關(guān)鍵字：new energy；development；the present situation ；development and utilization；sustainable development；

引言：能源問題已經(jīng)刻不容緩,減少碳排放讓世界目光聚焦新能源。雖然傳統(tǒng)能源在國(guó)際能源消費(fèi)中的比例仍然居多,但許多國(guó)家都把發(fā)展新能源作為緩解高油價(jià)壓力、應(yīng)對(duì)氣候變曖以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略。而在我國(guó),支持新能源發(fā)展的方針被明確寫進(jìn)了今年的政府工作報(bào)告,這意味著發(fā)展新能源的春天已經(jīng)到來。

一 研究背景

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，能源越來越凸顯出其重要性。能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展和人民生活的改善發(fā)揮著十分重要的促進(jìn)與保障作用。而對(duì)于中國(guó)來說，我們加入WTO之后，意味著我們處在一個(gè)更加開放的環(huán)境中，我們的著眼點(diǎn)不應(yīng)該局限于中國(guó)。應(yīng)該放到更大的背景下去看。而更加重要的是，我們正處于工業(yè)化階段，而且大部分的研究表明我們正處于重工業(yè)化的階段，我們面臨能源緊張的危機(jī)，所以我們對(duì)新能源的開發(fā)和利用顯得尤為重要。

為了保證人類所需的能源得到穩(wěn)定而持久的供應(yīng)，減輕和防止環(huán)境污染對(duì)人類的危害，世界各國(guó)特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都高度重視新能源的開發(fā)利用和新能源技術(shù)的發(fā)展，把新能源技術(shù)擺在新技術(shù)革命支柱技術(shù)的重要位置，制定規(guī)劃，采取措施，加大投人，積極發(fā)展。

地球上的各種能源，有的已被大規(guī)模開發(fā)和廣泛利用，如煤炭、石油、天然氣、水力等，稱常規(guī)能源;還有一些能源，如氫能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、核能、生物質(zhì)能源等，是正在以新技術(shù)為基礎(chǔ),系統(tǒng)開發(fā)和利用的能源，被通俗地稱為新能源。它們的共同特點(diǎn)是資源豐富、可再生、沒有污染或很少污染。研究和開發(fā)清潔而又用之不竭的新能源,是21 世紀(jì)發(fā)展的首要任務(wù),將為人類可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

氫能具有清潔、無污染、效率高、重量輕、儲(chǔ)存和輸送性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，其開發(fā)利用首先必須解決氫源問題，大量廉價(jià)氫的生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)氫能利用的根本。目前,世界上氫的年產(chǎn)量是3600 萬(wàn)噸,但絕大多數(shù)是從石油、煤炭和天然氣中制取。由水電解制氫技術(shù)上是成熟的,但因消耗電能太多,經(jīng)濟(jì)上不合算。因此，必須尋找一種低能耗、高效率的制氫方法。如利用太陽(yáng)能光解水制氫將是一種非常有前途的制氫方法。同時(shí)，安全、高效、高密度、低成本的儲(chǔ)氫技術(shù)，是將氫能利用推向?qū)嵱没?、?guī)?；年P(guān)鍵。目前,研究新的經(jīng)濟(jì)上合理的制氫儲(chǔ)氫方法是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略性的研究課題。

太陽(yáng)能資源是指到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射總量，包括太陽(yáng)的直接輻射和天空散射輻射的總和。它受地理位置和地面反射等因素的影響，各地差異較大。太陽(yáng)每年輻射到地球表面的能量為50 ×1018 千焦,相當(dāng)于目前全世界能量消費(fèi)的113 萬(wàn)倍,因此利用太陽(yáng)能的前景非常誘人。陽(yáng)光普照大地,單位面積上的輻射并不大,如何把分散的熱量聚集在一起成為有用的能源是有效利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵。

風(fēng)能利用的主要方式有風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水和風(fēng)帆助航等。按人均風(fēng)電裝機(jī)容量算,丹麥遙遙領(lǐng)先,已經(jīng)從風(fēng)能中獲得其電力的將近15 % ,其次是美國(guó)和荷蘭。龐大的1615 億千瓦渦輪機(jī)的問世及其它進(jìn)展,使風(fēng)能的成本從1980 年以來已經(jīng)下降了90 %。在一些地方,風(fēng)力發(fā)電比石油或天然氣火力發(fā)電所產(chǎn)生的電力要便宜。據(jù)設(shè)在華盛頓的思想庫(kù)世界觀察研究所說,10 年來,全世界的風(fēng)力發(fā)電量一直以每年25 %的平均速度遞增,超過了任何其它的能源。

地?zé)嶂饕傻蒯５膸r漿作用或火山的運(yùn)動(dòng)而形成。地?zé)岬睦弥饕譃榈責(zé)岚l(fā)電和直接利用兩類。全球地質(zhì)資料表明,世界上存在兩大地?zé)釒?。一是地中海——喜瑪拉雅地?zé)釒?包括意大利、我國(guó)青藏高原、菲律賓、印度尼西亞,直到南太平洋的新西蘭；另一個(gè)是環(huán)太平洋地?zé)釒?包括美國(guó)西海岸、冰島、日本等地。目前，人類利用地?zé)岚l(fā)電已達(dá)43756 GW·h/a,地?zé)岬闹苯永?6910 GW·h/a。但據(jù)估計(jì)人類利用地?zé)岚l(fā)電的潛力可達(dá)12000 T W·h/a。

海洋能是指海洋本身所蘊(yùn)藏的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能和化學(xué)能。另外,科學(xué)家已經(jīng)探明,海底埋藏著大量的甲烷,總儲(chǔ)量估計(jì)是諸如石油和煤炭等其他礦物燃料總儲(chǔ)量的2倍以上。作為有價(jià)值的氣體能源,它既能直接燃燒提供熱能,又能作為燃料電池的動(dòng)力。如何安全經(jīng)濟(jì)的加以開發(fā)和利用海底甲烷將是又一新的研究課題。

20世紀(jì)30年代，隨著對(duì)原子核研究的深入，人類發(fā)現(xiàn)了原子核內(nèi)蘊(yùn)藏著巨大的可開發(fā)能量，并致力于和平利用原子能的研究。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的努力，迄今世界上已有30多個(gè)國(guó)家建成440多座核電站，其發(fā)電量占全球發(fā)電量的18%。與火電相比，核電是廉價(jià)、潔凈、安全的能源。隨著將來受控?zé)岷司圩兊某晒?，核能必然成為未來的能源支柱?/p>

生物質(zhì)能指的是利用自然界的植物以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成的能源。它們主要由碳?xì)浠衔锝M成,也是一種可供人們利用的能源。

二 我國(guó)新能源開發(fā)利用的現(xiàn)狀

我國(guó)自然資源總量排世界第七位，能源資源總量約4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，居世界第三位。

我國(guó)在能源領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)是：

(1)人均能源資源占有量不足，且分布不均。(2)人均能源消費(fèi)量低，單位產(chǎn)值的能耗高。(3)能源構(gòu)成以煤為主。

(4)工業(yè)部門消耗能源占有很大的比重。

(5)農(nóng)村能源短缺，以生物質(zhì)能為主。

(6)從能源安全角度考慮，我國(guó)能源面臨挑戰(zhàn)。

(7)能源品種結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)不足。

(8)能源工業(yè)技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高。

(9)節(jié)能提效工作亟待加強(qiáng)。中國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中，關(guān)于優(yōu)先展新能源部分指出:“要重點(diǎn)研究開發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，沿海與陸地風(fēng)電場(chǎng)和西部風(fēng)能資源密集區(qū)建設(shè)技術(shù)與裝備，高性價(jià)比太陽(yáng)光伏電池及利用技術(shù)，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)，生物質(zhì)能和地?zé)崮艿乳_發(fā)利用技術(shù)。

中國(guó)的風(fēng)能資源十分豐富，儲(chǔ)量約為32億千瓦，可開發(fā)利用的風(fēng)能約10億千瓦，可開發(fā)的裝機(jī)容量約2.53億千瓦,風(fēng)能資源居世界首位。.風(fēng)力發(fā)電是中國(guó)增長(zhǎng)最快的發(fā)電技術(shù)，僅2006年就使現(xiàn)有能力翻了一番。2007年，中國(guó)擁有4家主要的風(fēng)力渦輪制造商，另有6家國(guó)外的子公司制造商，以及超過40公司開發(fā)和商業(yè)化生產(chǎn)風(fēng)力渦輪。按照規(guī)劃，到2020年中國(guó)將建MW級(jí)的風(fēng)電機(jī)組2--3萬(wàn)臺(tái)。

中國(guó)同樣有著良好的太陽(yáng)能利用條件，每年陸地接受的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于2.4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)利用已頗具規(guī)模：中國(guó)太陽(yáng)能光伏生產(chǎn)能力已從2005年350兆瓦增加到2006年超過1000兆瓦，2007年約為1500兆瓦，幾家中國(guó)公司擁有高效益的上市股票，有些價(jià)值數(shù)十億美元，使全球?qū)χ袊?guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)刮目相看；太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)置能力已從2000年3500萬(wàn)平方米提高到2006年底1億平方米，僅2006年就增加了2000萬(wàn)平方米，太陽(yáng)能熱水器使用量穩(wěn)居世界第一，中國(guó)一些公司現(xiàn)生產(chǎn)太陽(yáng)能熱水器成本為美國(guó)和歐洲的1/5~1/8。

生物質(zhì)能資源，包括農(nóng)作物秸稈、薪柴和各種有機(jī)廢物，利用量約為2．6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占農(nóng)村生活能源消費(fèi)的70％，整個(gè)用能的50％。中國(guó)從農(nóng)業(yè)途徑產(chǎn)生的廢棄物可望一年產(chǎn)生800億立方米生物氣體，高于政府到2020年年產(chǎn)生440億立方米的目標(biāo)。2006年，中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電能力約為2GW，大多數(shù)來自采用甘蔗廢棄物為主要原料的熱電組合（CHP）裝置

我國(guó)新能源發(fā)電取得良好成績(jī)。根據(jù)中電聯(lián)公布的數(shù)據(jù)，我國(guó)2006年運(yùn)行核電機(jī)組的裝機(jī)容量685萬(wàn)千瓦，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量187萬(wàn)千瓦，同比增加76.7%。另?yè)?jù)國(guó)家發(fā)改委統(tǒng)計(jì)，2006年全國(guó)在建秸稈發(fā)電項(xiàng)目總裝機(jī)約120萬(wàn)千瓦，有三座總裝機(jī)8萬(wàn)千瓦的秸稈發(fā)電站已投產(chǎn)。據(jù)此測(cè)算，包括核電、風(fēng)電和生物質(zhì)能發(fā)電在內(nèi)的新能源占全部裝機(jī)容量的1%。新能源發(fā)電裝機(jī)容量上升，主要是受資源和環(huán)保的壓力增加驅(qū)使。

但有統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)可再生能源資源量是每年73億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，開發(fā)量尚不足。目前除了小水電外，中國(guó)可再生能源發(fā)電成本遠(yuǎn)高于常規(guī)能源發(fā)電成本，如小水電發(fā)電成本約為煤的1.2倍，生物質(zhì)發(fā)電成本為煤電的1.7倍，風(fēng)力發(fā)電為煤電的1.7倍，光伏發(fā)電為煤電的11倍至18倍。成本偏高抑制了可再生能源市場(chǎng)，市場(chǎng)狹小又會(huì)給可再生能源的成本降低造成障礙。這種惡性循環(huán)，桎梏了可再生能源的產(chǎn)業(yè)化

近年來，我國(guó)可再生能源開發(fā)利用技術(shù)取得明顯進(jìn)展，已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，再加上國(guó)內(nèi)法規(guī)體系日臻完善，特別是2005年《可再生能源法》的頒布和施行，極大地調(diào)動(dòng)了各方面發(fā)展可再生能源的積極性，大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源的時(shí)機(jī)基本成熟。

在政策傾斜下，新能源產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將不斷擴(kuò)大，具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)及資源優(yōu)勢(shì)的新能源企業(yè)將有更大的發(fā)展空間。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委組織制定的《2000-2015年新能源與可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》指出：中國(guó)今后將大力發(fā)展新能源和可再生能源，到2015年新能源和可再生能源年開發(fā)量將達(dá)到4,300萬(wàn)噸標(biāo)煤。2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)將成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)新興行業(yè)，潛在市場(chǎng)價(jià)值約1,000億元。

三 新能源開發(fā)利用的前景 石油等傳統(tǒng)能源的枯竭預(yù)期以及環(huán)保的壓力使得新能源業(yè)務(wù)的比較優(yōu)勢(shì)日益突出。從而也加大了市場(chǎng)參與主體對(duì)新能源業(yè)務(wù)的研究激情，這有利于發(fā)電成本的大幅下降，如此就有利于提振產(chǎn)業(yè)資本新能源投資的底氣。

開發(fā)利用新能源是應(yīng)對(duì)能源、環(huán)境挑戰(zhàn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措。根據(jù)新能源發(fā)展戰(zhàn)略研究專家預(yù)測(cè)，隨著石油的世界性大量消耗，不久后全球?qū)⒚媾R資源短缺的現(xiàn)實(shí)問題。從世界范圍來看，新能源的綜合利用今后會(huì)有更大的發(fā)展空間

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)危機(jī)不會(huì)影響新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體趨勢(shì)，面對(duì)全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的雙重壓力，新能源在全球范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)。盡管經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響，但總體來講利用包括風(fēng)能和太陽(yáng)能在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境問題的總體戰(zhàn)略不會(huì)改變。

結(jié)論：近年來，受石油價(jià)格上漲和全球氣候變化的影響，新能源發(fā)展日益受國(guó)際社會(huì)的重視，許多國(guó)家提出了明確的發(fā)展目標(biāo)，制定了支持新能源發(fā)展的法規(guī)和政策，使新能源技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，成為促進(jìn)能源多樣化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要能源。從化石能源的資源有限性看，新能源主導(dǎo)社會(huì)發(fā)展只是遲早的事，或許石油緊缺加速了它的步伐，但決不是主要原因，因?yàn)樾履茉椿没烧媸悄茉窗l(fā)展的大勢(shì)。開發(fā)利用新能源和可再生能源是一項(xiàng)遠(yuǎn)有前景，近有實(shí)效的事業(yè)。但由于尚處在發(fā)展初期，同其它能源建設(shè)相比，需要政府給予更多的支持和相應(yīng)的扶持政策。

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第四篇：物理化學(xué)課程教案

第十二章

化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

（二）教學(xué)目的與要求: 使學(xué)生了解和掌握化學(xué)反應(yīng)速率理論發(fā)展的動(dòng)態(tài)，兩種速率理論的具體的內(nèi)容，基本思路及其成功和不足之處。

上一章介紹了化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本概念，簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律和等征，復(fù)雜反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響以及鏈反應(yīng)等，同時(shí)還介紹了反應(yīng)機(jī)理的一般確定的方法，在這一章中，主要介紹各種反應(yīng)的速率理論。

重點(diǎn)與難點(diǎn): 反應(yīng)速率理論的基本假定和一些基本概念，基本結(jié)論：閾能，勢(shì)能面，反應(yīng)坐標(biāo)，能壘高度，以及閾能，能壘高度等與活化能的關(guān)系等。

§12．1 碰撞理論

碰撞理論的基本假定

碰撞理論認(rèn)為：（1）發(fā)生反應(yīng)的首要條件是碰撞，可以把這種碰撞看成是兩個(gè)硬球的碰撞；（2）只有碰撞時(shí)相互作用能超過某一臨界值時(shí)才能發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的速率就是有效碰撞的次數(shù)。

雙分子的互碰頻率

設(shè)：要發(fā)生碰撞的兩個(gè)分子是球體，單位體積內(nèi)Ａ分子的數(shù)目為NA，B分子數(shù)為NB，分子的直徑為dD和dB，則碰撞時(shí)兩個(gè)分子可以接觸的最小距離為dAB??dA?dB?/2。

當(dāng)A、B兩個(gè)分子在空間以速度vA,vB運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了研究?jī)蓚€(gè)分了的碰撞，通過坐標(biāo)變換，可以把兩個(gè)分子的各自的運(yùn)動(dòng)變換為兩個(gè)分子重心的運(yùn)動(dòng)（質(zhì)量為M?mA?mB）和 質(zhì)量為??(m1m2)/?m1?m2?的假想粒子以相對(duì)速度vr的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)兩個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)的能量可以表示為：

11112222E?m1v1?m2v2?(m1?m2)vM??vr2222

式中vM為分子的質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)速度。由于分子的質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)和分子碰撞無關(guān)，可以不予考慮。而兩個(gè)分子的平均相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為

vr? 碰撞頻率為

8RT??

由此可以得到A，B分子的，相同分子之間的碰撞頻率為

2ZAA??dA2ZAB??dAB8RT??NANB8RT??22NA?2?dA A、B兩個(gè)分子相互碰撞過程的微觀模型

幾個(gè)基本概念：

碰撞參數(shù)：通過Ａ，Ｂ兩分子的質(zhì)心，而與相對(duì)速率平行的兩條直線的距離

RT2NA?MA

b稱為碰撞參數(shù)。

碰撞參數(shù)描述了兩個(gè)分子可以接近的程度，兩個(gè)分子要發(fā)生碰撞的條件

dA?dB?dAB2

0≤ b ≤

2碰撞截面： ?C??dAB，凡是兩個(gè)分子落在碰撞截面內(nèi)才能發(fā)生碰撞。

1?ur2碰撞時(shí)兩個(gè)分子相互作用能：分子的相互移動(dòng)能2在碰撞時(shí)兩個(gè)分子的質(zhì)心連線的分量是兩個(gè)分子的相互作用能。

在反應(yīng)過程中，只有超ε δ過某一規(guī)定值ε

c時(shí)，碰撞才是有效的，εc稱為反應(yīng)的閾能或臨界能（對(duì)不同的反應(yīng)，ε，故發(fā)生反應(yīng)的條件為 c不同）

?1?2??vrcos????c??? εr‘≥εc

?22ur2?dAB?b2cos??()???d2dABAB?因?yàn)?2??br???1?2??dAB??????

b2或ε‘（1－r（dAB2)≥εc

從上式可以看出，要滿足碰撞時(shí)的相互作用能不小于εc，對(duì)相對(duì)移動(dòng)能和碰撞參數(shù)都有限限制的條件。對(duì)某一εr，要使上式滿足的碰撞參數(shù)為br，則有

b?r(1?r2)??cdAB ?br2?dAB2(1?c)?r 或

當(dāng)ευ 一定時(shí)，凡是b ≤ br 的所有碰撞都是有效的。據(jù)此，定義反應(yīng)截面

??r??br2??dAB2(1?c)?r

對(duì)一定的反應(yīng)來說，ε變，所以σδ是ε

δ

υ一定，br隨ε

δ

而的函數(shù)，（也是ur的函數(shù)）可

以用左圖表示反應(yīng)截面與相對(duì)動(dòng)能的關(guān)系。

微觀反應(yīng)與宏觀反應(yīng)之間的關(guān)系（有效碰撞分?jǐn)?shù)的求算）

如果研究一個(gè)分子和其它為數(shù)眾多的分子的相對(duì)速度，會(huì)有無數(shù)個(gè)相對(duì)速度，并呈現(xiàn)一定的分布，這種分布也可以用麥克斯韋速率分布公式表示，即

dN(ur)?322?u?4?N()urexp(?r)dur2?kT2kT

將εδ=(1/2)μur2代入上式，可以得到相對(duì)動(dòng)能的分布公式

1dN(?r)213212??()??exp(??)Nd??kT ?kT上式的意義是，在單位體積中的N個(gè)分子中，一個(gè)分子和其它N?1?N個(gè)分子的相對(duì)速率在ur?ur?dur（或相對(duì)移動(dòng)能在?r??r?d?r）之間的機(jī)率。

在該速率間隔中（或能量間隔中）和其它粒子的碰撞的次數(shù)

213212?kT2N?dABur()?red?r?kT

在上述碰撞中，滿足εr≥εr，又在反應(yīng)截面內(nèi)的碰撞次數(shù)為

r?r213212?kT2N?dAB(1?)ur()?red?r???kT?rc

上式是一個(gè)分子的有效碰撞頻率，如果是N個(gè)分子的有效碰撞，則有

2?r??ZAA1?N2???rN?dAA2??r213212?kT(1?)ur()?red?r?ckT?

r??c/kT2?RT???2N2dA??e??M?A??

??c/kT?e?Ec/kT所以，有效碰撞的分?jǐn)?shù)為

q?e1/2

??c/kT可以證明，兩種不同分子的有效碰撞在總的碰撞中占的分?jǐn)?shù)亦為e 所以反應(yīng)的速率

?dNA???2ZAA(ZAB)dt

（一次碰撞消耗２個(gè)分子）

22?RT??Ec/RT??4NA?dA??M??eA??

兩邊除以L，使NA成為CA

dCA22?RT??Ec/RT????4LCA?dA???edt?MA??

dCA2??k?T?CAdt和二級(jí)反應(yīng)的速率公式相比

2?RT?k?4L?dA??MA?反應(yīng)閾能與實(shí)驗(yàn)活化能和的關(guān)系

Ea?RT2??Ec/RT??e?

dlnk(T)dT根椐實(shí)驗(yàn)的活化能定義

將上邊得到的反應(yīng)速率常數(shù)代入，可以得到

E?1?1Ea?RT2??c2??Ec?RT2?2TRT?

1Ec??RT2對(duì)于一般的反應(yīng)，則可以認(rèn)為Ea?Ec，但兩者的含義是不同的，Ec才是與溫度無關(guān)的常數(shù)。若用代替，則上式可改寫成

2?8kT??Ea/RTk?T??L?dAB??????e??

或以求出阿侖尼烏斯公式指前因子所代表的實(shí)際意義是

2?8kT?A?L?dAB????????

概率因子

§11．２ 過渡狀態(tài)理論

過渡狀態(tài)理論又稱活化絡(luò)合物理論，是在量子力學(xué)及統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在理論有形成過程中又引入了一些模型假設(shè)。

在由反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化過程中，要經(jīng)過（由兩個(gè)反應(yīng)物分子構(gòu)成的體系的）勢(shì)能較高的過渡狀態(tài)，形成不穩(wěn)定的活化絡(luò)合物，它可以和反應(yīng)物達(dá)成平衡，而活化絡(luò)合物分解轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率就是該反應(yīng)的速率。

勢(shì)能面

（1）原子之間的勢(shì)能

原子之間的相互作用力（來自于不同的原子和電子之間的相互作用）可以用勢(shì)能來表示，對(duì)雙原子分子來說，它是原子之間的勢(shì)能的函數(shù)。

Ep?Ep?R?

原則上，可以由量子力學(xué)的計(jì)算得到，但計(jì)算過程頗難。另一種方法是采用經(jīng)驗(yàn)公式的進(jìn)行計(jì)算，莫爾斯（Morse）公式就是對(duì)雙原子的經(jīng)驗(yàn)公式

Ep?r??De?exp??2a?r?r0????2exp??a?r?r0??)］

0

E(r)與r的關(guān)系可以用下圖來定性的表示

在圖中，De為阱深，r0為兩原子的平衡核間距，r＞r0，兩核之間有吸引力，r＜r0時(shí)，兩核之間有斥力，這樣兩個(gè)原子如同一個(gè)振子在平衡位

置振動(dòng)，這種振動(dòng)是量子化的，振子的能量為

1Ev?(v?)h?2

式中v是振動(dòng)量子數(shù)（v =1，2，…v），ν是系統(tǒng)的振動(dòng)特征頻率，當(dāng)v =0時(shí)，11h?22Ev = E0 =hν，E0稱為零點(diǎn)振動(dòng)能，而De和E0的差值為D0 =De－（E0），v = 0的狀態(tài)為基態(tài)，（完美晶體在OK時(shí)，各原子均處于振動(dòng)基態(tài)，具有零點(diǎn)振1h??E02動(dòng)能）。

當(dāng)光照或分子之間運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞時(shí)，振動(dòng)狀態(tài)會(huì)從較低的狀態(tài)躍遷到較高的狀態(tài)。

D0的數(shù)值可以從光譜的數(shù)據(jù)中獲得

當(dāng)然，這樣的勢(shì)能和r的關(guān)系僅是分子中電子處于基態(tài)的情況，當(dāng)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，勢(shì)能的關(guān)系也會(huì)發(fā)生變化。

１．分子間的勢(shì)能與勢(shì)能面

設(shè)：原子A和雙原子B－C發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)A靠近B－C時(shí)，由三個(gè)原子構(gòu)成的體系的勢(shì)能也會(huì)發(fā)生變化，要描述三個(gè)原子之間的距離，需要三個(gè)坐標(biāo)（rAB, rBC, rAC）,而描述三個(gè)坐標(biāo)與勢(shì)能的關(guān)系需要四維空間, 這是無法用平面圖型來表示的, 為了說明過渡狀態(tài)的基本思路, 可以設(shè)想三個(gè)原子在同一條直線上, 這樣, 只需要兩個(gè)原子間距的標(biāo), 同時(shí)可以在平面圖上表示。

按照該理論的基本假設(shè)，在反應(yīng)進(jìn)行的過程中

AB+ CABCC

A + B

A靠近B－C時(shí), B－C之間的化學(xué)鍵松馳, 同時(shí)三個(gè)原子構(gòu)成的反應(yīng)體系的勢(shì)能會(huì)發(fā)生變化, 形成過渡的活化絡(luò)合物, 最后活化絡(luò)物分解, 生成產(chǎn)物分子, 在這個(gè)過程中, 體系的勢(shì)能是核間距和的函數(shù), 這種函數(shù)關(guān)系可以用下圖定性的進(jìn)行說明.1.立體圖的說明 2.平面圖的說明

1．反應(yīng)坐標(biāo)

反應(yīng)體系(三個(gè)原子)從反應(yīng)物轉(zhuǎn)化到產(chǎn)物所經(jīng)過的能量要求最低的途徑.2．E0與Eb的關(guān)系及定義

Eb是活化絡(luò)合物的最低勢(shì)能與反應(yīng)物的最低勢(shì)能之間的差值。

E0是活化絡(luò)合物的零點(diǎn)能與反應(yīng)物的零點(diǎn)能之間的差值。

由過渡狀態(tài)理論計(jì)算反應(yīng)速率

按照基本假定: 反應(yīng)物和活化絡(luò)合物可以達(dá)成化學(xué)平衡, 并且活化絡(luò)合物一旦生成, 它將一無反顧地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物, 而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率就是該反應(yīng)的速率。同時(shí)假定：導(dǎo)致生成產(chǎn)物那種不對(duì)稱的振動(dòng)很弱，一次振動(dòng)就可以使活化絡(luò)合物分解而生成產(chǎn)物。

d[A－－B－]??r??(分解)??[ABC]?dt

C][AB由于反應(yīng)物和活化絡(luò)合物可以達(dá)成平衡。

A + B

[AC]BKc=

[A][BC]

=K[A][BC][ABC]c d[ABC](分)代入上式 [A][BC]K=νcr= dt和二級(jí)反應(yīng)的速率公式相比較, k = νKc＃，所以只要知道KC＃, 便可以求出速率常數(shù)。有兩種方法可以求出Kc＃ １． 速率常數(shù)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)處理

由統(tǒng)計(jì)力學(xué)的知識(shí)，可以求出反應(yīng)的速率常數(shù)為

kBTf3tfrfvABvE0k?exp(?)333NA?633NB?63h/2?(ftfrfvkBT)(ftfrfv)3[3N?3N?7]式中活化絡(luò)合物的振動(dòng)自由度為3(NB+NB)－7, 是因?yàn)橐粋€(gè)引起活化絡(luò)合物分解的那個(gè)振動(dòng)自由度已經(jīng)分離出去了。

原則上只要知道分子的質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，振動(dòng)頻率等微觀物理數(shù)據(jù)，就可以由此式求出反應(yīng)的速率常數(shù)。所以這個(gè)理論也稱為絕對(duì)反應(yīng)速率理論。

２． 過渡狀態(tài)理論的熱力學(xué)方法處理

過渡狀態(tài)理論的熱力學(xué)處理就是用反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨j(luò)合物過程中的熱力????????rGm??rHm?T?rSm學(xué)函數(shù)的變化值來計(jì)算Kc，并進(jìn)一步計(jì)算速率常數(shù)值k。（對(duì)于n 分子的反應(yīng)）

kBT?1?n?rS?m??rH?mk?(c)exp()exp(?)hRRT

對(duì)于氣相的反應(yīng)，也可以用壓力表示濃度，則有

kBTp?1?n?rS?m(p?)??rH?m(p?)k?()exp[]exp[?]hRTRRT

Ec,Eb，E0，Δ≠r Hm⊙，Δr≠Sm⊙，Ea和指前因子之間的關(guān)系

??（1）幾個(gè)與能量有關(guān)的物理量的含義及相互關(guān)系

Ec是發(fā)生有效碰撞時(shí)，分子的相互移動(dòng)能在碰撞時(shí)的質(zhì)心連線上分量的閾值

Ea = Ec + RT E0是活化絡(luò)合物的零點(diǎn)能與反應(yīng)物的零點(diǎn)能的差值，Eb是反應(yīng)物形成活化絡(luò)物時(shí)所必須翻越的能壘的高度。

11Ea?Eb?[h??0?h?0(反應(yīng)物)]L22

E0與實(shí)驗(yàn)活化能的關(guān)系為Ea = E0 + mRT（m包括了普適常數(shù)及配分函數(shù)中所有與T有關(guān)的因子，對(duì)一定的反應(yīng)體系，有定值。

對(duì)于理想氣體的反應(yīng)，Ea≈Δ當(dāng)溫度不太高時(shí)，Ea≈Δ

r

≠

≠

r

Hm+ nRT（n為氣態(tài)反應(yīng)物的系數(shù)之和）

⊙

Hm⊙

兩種速率理論的比較

分子碰撞理論把分子看作是沒有結(jié)構(gòu)的球體，分子之間的反應(yīng)看作是硬球之間作用能大于某一特定的閾能的有效碰撞，對(duì)很簡(jiǎn)單的反應(yīng)可以計(jì)算出反應(yīng)的速率常數(shù)。但由于模型的粗糙，對(duì)稍微復(fù)雜的反應(yīng)的計(jì)算也不能和實(shí)驗(yàn)相符，為了迎合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了幾率因子，但它又不能由碰撞理論本身得到。另外，該理論本身也不能解決反應(yīng)閾能的計(jì)算問題。但分子碰撞理論必定給人們描繪了反應(yīng)過程中分子相互作用的清晰圖象，成為反應(yīng)速率理論進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。

活化絡(luò)合物理論在現(xiàn)代量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程提出子新的物理模型，和碰撞理論相比，它解決了反就應(yīng)的活化能的求算問題，通過對(duì)反應(yīng)的勢(shì)能面的計(jì)算，可以預(yù)言化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的途徑，可以揭示阿累尼烏斯公式的指前因子的物理意義，可以解釋并計(jì)算碰撞理論的幾率因子，這個(gè)理論對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算在原則上可以不借助認(rèn)何反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，僅憑對(duì)有關(guān)物質(zhì)的微觀化學(xué)結(jié)構(gòu)的了解和量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的計(jì)算，就可以解決反應(yīng)的速率常數(shù)和求算問題，所以這個(gè)理論又稱為絕對(duì)反應(yīng)速率理論。

第五篇：量子力學(xué) 課程教學(xué)基本要求

附件2

量子力學(xué) 課程教學(xué)基本要求

課程名稱： 量子力學(xué)

適應(yīng)專業(yè)： 物理學(xué)

課程類型： 3（1通識(shí)教育課、2學(xué)科大類基礎(chǔ)課、3專業(yè)基礎(chǔ)課、4專業(yè)課、5專業(yè)方向課、6其它）

授課類型：1（1講授為主、2實(shí)踐實(shí)驗(yàn)為主、3研討為主、4其他）

一、課程地位與作用

《量子力學(xué)》是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的理論課程。量子力學(xué)是將物質(zhì)的波動(dòng)性與粒子性統(tǒng)一起來的動(dòng)力學(xué)理論，反映了微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它不僅是近代物理的重要支柱之一而且在核物理、凝聚態(tài)物理、表面物理、激光、生物學(xué)、化學(xué)等許多近代科學(xué)和技術(shù)的分支中有著廣泛的應(yīng)用。本課程使學(xué)生以全新觀念去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，掌握量子理論的基本概念和原理，為進(jìn)一學(xué)習(xí)了近代物理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)奠定基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力和科學(xué)素養(yǎng)。

二、課程目標(biāo)

1、知識(shí)目標(biāo)

（1）使學(xué)生了解微觀世界矛盾的特殊性和微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握量子力學(xué)的基本原理和方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下較扎實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）使學(xué)生了解量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位、作用和在近代物理學(xué)中的廣泛應(yīng)用，深化和拓展學(xué)生在普通物理中學(xué)過的有關(guān)內(nèi)容，以適應(yīng)專業(yè)學(xué)習(xí)和今后進(jìn)一步深造或從事物理教學(xué)等的需要。

2、能力目標(biāo)（1）實(shí)踐能力

運(yùn)用量子力學(xué)的知識(shí)思考、研究和解釋微觀世界的物理現(xiàn)象，指導(dǎo)近代物理實(shí)驗(yàn)。具備教師指導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)的能力，對(duì)量子力學(xué)在高新技術(shù)領(lǐng)域和生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用及與量子力學(xué)密切相關(guān)的交叉學(xué)科、新技術(shù)發(fā)展的了解能力。（2）創(chuàng)新能力

注重學(xué)生求異思維基本素質(zhì)的培養(yǎng)，在認(rèn)識(shí)微觀世界事物的學(xué)習(xí)過程中能關(guān)注事物的不同點(diǎn)、特殊性及事物的現(xiàn)象與本質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)和差異，啟迪創(chuàng)新思維，培養(yǎng)豐富的想象力與創(chuàng)新能力。

三、課程內(nèi)容

1、課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容主要由量子力學(xué)的基本理論與應(yīng)用兩部分構(gòu)成?；纠碚摪ǔ醯攘孔恿W(xué)的基本概念、原理與基本方法(主要包含物質(zhì)的波動(dòng)-粒子二重性，波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋，Schr?dinger方程，力學(xué)量與力學(xué)量算符，態(tài)與力學(xué)量表象，微擾理論，自旋與全同粒子，散射問題)。應(yīng)用主要圍繞說明基本概念與基本方法展開。

2、課程內(nèi)容更新

簡(jiǎn)諧振子的算符解法及應(yīng)用，帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，對(duì)稱性與守恒律，量子糾纏，并適當(dāng)增加量子力學(xué)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用實(shí)例。

四、課程組織形式與方法

1、課堂教學(xué)（1）講授

量子力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容主要通過教師課堂講授為主，結(jié)合啟發(fā)與討論完成。講授的主要內(nèi)容有經(jīng)典物理學(xué)的困難與量子力學(xué)的誕生，波函數(shù)與Schr?dinger方程，量子力學(xué)中的力學(xué)量，態(tài)與力學(xué)量表象，定態(tài)微擾，量子躍遷，粒子的自旋，全同粒子，散射。根據(jù)教學(xué)大綱要求，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)。（2）教師指導(dǎo)下的學(xué)生自學(xué)

指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)量子力學(xué)的參考書、專著和文獻(xiàn)；設(shè)計(jì)富有啟發(fā)性的思考題和討論題，引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，使學(xué)生在研究問題中加深對(duì)概念與原理的理解，獲得學(xué)習(xí)方法和解決實(shí)際問題的訓(xùn)練。（3）其它教學(xué)方法

采用多媒體輔助教學(xué)手段，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法，解決好教學(xué)內(nèi)容多、信息量大與學(xué)時(shí)少的矛盾；利用課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立教學(xué)互動(dòng)，指導(dǎo)和豐富學(xué)生課外學(xué)習(xí)。運(yùn)用科學(xué)研究訓(xùn)練方法，引導(dǎo)學(xué)生研究量子力學(xué)學(xué)習(xí)中存在的問題，開展專題討論。

2、課外學(xué)習(xí)（1）作業(yè)

作業(yè)1：課外練習(xí)。作業(yè)2：課外思考與討論。

作業(yè)3：課程學(xué)習(xí)總結(jié)或小專題研究報(bào)告。（2）閱讀參考書

①.《量子力學(xué)教程》曾謹(jǐn)言著，（科學(xué)出版社出版）。②.《量子力學(xué)導(dǎo)論》曾謹(jǐn)言著，（北京大學(xué)出版社版）。③.《量子力學(xué)導(dǎo)論》熊鈺慶主編，（廣東高等教育出版社出版）。④.《量子力學(xué)基礎(chǔ)》關(guān)洪，（高等教育出版社出版）。⑤.《量子力學(xué)》汪德新，（湖北科學(xué)技術(shù)出版社出版）。

⑹.瓦爾特?顧萊納著，王德民等譯：《量子力學(xué)導(dǎo)論》，（北京大學(xué)出版社）。⑺.Quantum Mechanics an Introduction，Greiner（world scientific）

五、課程考核

1、課程成績(jī)構(gòu)成（1）平時(shí)成績(jī)占百分比平時(shí)成績(jī)占總分40%（2）考試成績(jī)占百分比 考試成績(jī)占總分60%。

2、考核內(nèi)容與形式

（1）知識(shí)類考核

本課程采用閉卷考試形式。重點(diǎn)考試內(nèi)容：量子力學(xué)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法和應(yīng)用技能，解決基本問題的能力。（2）能力類考核

通過學(xué)生平時(shí)作業(yè)、課堂提問與討論考查學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，理解和掌握相關(guān)知識(shí)的程度以及實(shí)際應(yīng)用能力。

利用課程學(xué)習(xí)總結(jié)或小專題研究報(bào)告考查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維。