本科物理化学

1仵博万Telmail:qywbowan01@物理化学本科/wulhx/wlhx.jsp物理化学课件0-1章绪论、数学基础、气体02章热力学第一定律03章热力学第二定律04章多组分系统热力学及其在溶液中的应用05章相平衡06章化学平衡07章统计热力学基础08章电解质溶液09章可逆电池的电动势及其应用10章电解与极化作用11章化学动力学基础（一）12章化学动力学基础（二）13章表面物理化学14章胶体分散系统和大分子溶液介绍学科最新成果和应用1.提高热电厂的效率—小改大2.发展清洁能源，减少使用矿石燃料

6.燃油中掺水

3.从高碳经济向低碳经济发展4.三次开采石油5.莲花效应与免洗布**物理化学思想7.软物质科学简介1796---1832CarnotN．L．S

法国工程师卡诺循环高温存储器低温存储器热机1.如何提高热电厂的效率

化学能

热能

机械能

化学能

电能

机械能

电能2.火力发电厂的能量利用

高煤耗、高污染（S、N氧化物、粉尘和热污染）

火力发电厂的能量利用

普通加压蒸汽的作功能力很差

要用亚临界、超临界甚至超超临界的蒸汽

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3.热电厂的能量利用4.发展清洁能源燃料电池

实用燃料电池越来越普遍燃料电池

用燃料电池的大巴燃料电池

用燃料电池的汽车标志燃料电池

燃料电池的汽车生成的纯水波音公司第一架氢能源飞机5.Li离子电池的工作原理负极正极锂原子石墨返回

二、开发新的清洁能源

王中林的发电纤维

走路、心跳和吹过的微风都能用来发电，机械能被巧妙地转化为电能。

这种新型“发电机”选用的是生物安全材料，整个过程无排放、无污染，堪称最具潜力的“绿色发电”

可以为随身听或者为一块手机电池充电。

发电地毯

德国人利用摩擦生电的原理发明了一种能发电的地毯，他将发电线圈随着地毯的花纹进行巧妙的编织。

当人踏在地毯上时即能发电，可作为冰箱、洗衣机及电视机等的能源，也可对蓄电池充电。

一位美国工程师也设计出一种发电地毯。将这种装置埋在大街、车站、舞厅等公共场所的地毯下，所发出的电可以用来照明和驱动电风扇。

高达1000米，发电容量达到200MW，足够20万户家庭使用澳大利亚的太阳塔

热能→机械能→电能

“烟囱效应”

空气被太阳辐射加热后向塔底流去，并沿着“烟囱”上升，推动塔内一组32台、每台发电容量为6.25MW的涡轮机而发电

塔底为70℃，塔顶为20℃，多余的热能积聚在存储单元中，可以整天和整年不间断地工作太阳能电池太阳能工厂(德国)北京太阳能综合利用示范楼太阳能电池太阳能电池太阳能电池路灯草坪灯风扇凉帽太阳能电池染料敏感太阳能电池太阳能电池染料敏感太阳能电池太阳能电池染料敏感太阳能电池太阳能、风力协同海水淡化5元/吨左右返回

三、从高碳经济向低碳经济发展CO2的相图超临界流体1.充分利用减少环境污染超临界流体的性质：1.超临界流体的临界压力和温度

压力温度

H2O218×105Pa647K

CO273×105Pa304K

CO2

无毒、无味、惰性、价廉，是理想的萃取剂超临界流体的性质：2.超临界流体的密度

(液体)=(气体)3.超临界流体的黏度气体黏度

扩散系数是一般液体的10倍

有很强的溶解能力超临界流体萃取的优点：1.从天然产物中萃取中药、饮料和保健品等有效成分，保持纯天然，无有机溶剂残留。2.萃取与分离两工序合一，操作简单，CO2

可以循环使用。3.萃取速率快，生产周期短，同时进行高压灭菌。4.无三废，不污染环境，是绿色化工工艺。

是分离科学中有划时代意义的科学进步.

把温室气体作为资源利用，提供价格低廉性能优异的降解材料多重意义，其生产是环境友好型的，能耗不高，基本无三废

利用CO2资源制备聚碳酸亚乙酯和降解型聚氨酯泡沫塑料聚碳酸亚乙酯聚氨酯泡沫PEC-PU样品

二氧化碳制生物降解塑料生产厂房

高碳经济是黑色经济2.发展低碳经济

低碳经济是绿色经济

所谓低碳经济指的是在发展中排放最少的温室气体，同时获得整个社会最大的产出。

要从高碳经济→低碳经济→无碳经济

发展低碳经济

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

高达3200m，住100万人，崔悦君设计尽管它目前仍处于构想阶段，但崔悦君更希望未来世界各地任何一个高密度的大城市都可以建一座这样的“终极塔楼”，从而彻底解决住房问题。“像树一样”吸收水和能量圆锥形外观是从动物世界最高的建筑、非洲白蚁巢穴形状受到启发，并按照空气动力学设计的，令它虽然极高但依然能保持稳定。“终极塔楼”的内部能源设施全部按照仿生学原理而特别设计，令整座塔楼就像一棵树，可以直接从四周的湖水、阳光甚至空气中吸收水和能量，从而不会对环境造成任何污染。据悉，“终极塔楼”四面被湖水环绕，而设计师崔悦君从树木从根须吸收水分并运送到树顶的原理受到启发，设计了一种类似的装置，从而可以自动地将塔楼底部的湖水运送到塔楼高处。“终极塔楼”表面覆盖光电太阳能吸收板，从而将阳光转化为塔楼所需要的大部分电能。而且，“终极塔楼”还将使用一种“大气能量转换系统”，利用塔楼顶部和底部的气压差来发电。此外，风力涡轮发电机也将利用风力为塔楼提供辅助电能。据设计师崔悦君称，整座“终极塔楼”就是一个大型的生态系统，如同一座“活着而且会呼吸的建筑”。塔身还安装无数面反射镜，可让阳光直接照射到建筑中。“终极塔楼”每层都将修建开放式的花园阳台，供塔楼居民休闲散步。塔楼的电动车都由丙烷和氢气驱动，从而完全避免了内燃机或者有毒废气排放。美国华裔崔悦君自行设计的家崔悦君的灵感来自由白蚁的巢穴和古代的传说

迪拜太阳塔，高68层楼，利用太阳、风和水能源的刀具式零能源消耗大厦，旋转的太阳盾将为绿色植物提供阳光

在建的迪拜高塔，高650米

迪拜旋转大厦有200个单位的公寓大楼可以旋转，并用光伏阵列来捕捉阳光的能量进行发电，一个星期将旋转306度。

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

英国零能源办公大楼，建成最大的太阳能电池阵列，生产足够的电力用于照明和空调等大楼建筑面积超过7万平方米，可容纳5000多人

发展低碳经济

继低碳之后，人们还提出了零碳经济，届时世界将实现碳的零排放

商店里的商品标签上，不仅标有价格、原材料、产地，而且还会标明因生产这件产品而导致的二氧化碳排放量

在消费者眼里，这个指标会和价格一样重要，甚至更重要

到那时再没有烟筒，汽车也不会排放尾气……，低碳经济是人们对一种生活方式的渴望和憧憬

美国和欧盟已拨巨款来研究在海洋和地层中埋藏二氧化碳的办法。从理论上讲，海洋和地层可以贮藏人类在几千年间生产的二氧化碳。

英国东边的国家石油公司的天然气平台５年来每年向咸水（海底８００米处的地层）中注入１００万吨二氧化碳。该公司将开采出的混合气体先进行分离，然后将二氧化碳注入到海底下含咸水的地层中。

在埋藏二氧化碳的最大的挑战是收集二氧化碳以及将收集到的二氧化碳运送到埋藏它的地点。

向天然气矿井注入二氧化碳以置换出天然气.3.将二氧化碳埋葬掉返回四、三次开采石油一次采油

在原油开采过程中，初次采油一般依靠地底压力让原油自喷而出二次采油

此后，由于地下压力减小，不得不往地下注水将油驱出

当前，我国多数油田处于二次采油的晚期，每百吨采出液体中，含水量达９５吨我国综合原油采收率只有３０％多一些；也就是说，有６０％多的石油仍然留在地下无法采出三次采油三次采油

三次采油技术就是利用物理、化学和生物等方法，把水驱难于开采的剩余油尽可能多地采出来，以提高原油采收率一般是指往地下注入化学物质，达到采油的目的

大庆油田提出，力争用15-20年的时间，形成以化学驱为主导，门类较为齐全的三次采油、四次采油技术系列三次采油年产油量1000万吨以上，稳产至2020年活性剂分子岩石表面石油三次产油原理三次采油液氦的界面张力最低，为0.37mN/m

超低界面张力采油

在苯─水界面加油酸、油醇、NaOH，NaCl等物质可以使界面张力低到忽略不计

用石油磺酸盐加在采油的注水液中形成活性水，得到超低界面张力，提高采油量

大庆根据实验室模拟结果，使用该产品及其独有技术，每吨石油磺酸盐可以提高原油产量１３０多吨；可以将高渗油藏原油采收率提高２０％至３０％。

该技术成熟可靠、工艺合理、易于操作，处于国际领先水平。

运用这一技术，我国大庆、胜利、辽河、华北等多数油田的采收率可以大幅上升，将对我国原油供给和能源安全产生积极而深远的影响。

这一技术不但可以在国内采用，也可以走出国门，去搞国外大石油公司不愿搞的油田深度开发。这不但对于保障国内石油供给意义重大，也有利于提高资源的利用效率返回肥皂分子5.莲花效应与免洗布

洗涤作用

加活性剂将油污和基质润湿

增溶、从表面置换，使油污离开基质表面

乳化、起泡、带走油污，占领基质表面

表面的防水与自洁作用莲花效应

表面的防水与自洁作用

在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5-15微米細微突起的表皮細胞

表皮細胞上又覆盖著一层直径约1nm的蜡质結晶。蜡质結晶本身的化学结构具有疏水性，所以当水与這类表面接触時，会形成水珠。

由于植物叶子表面的不平整的細微结构，使水与叶面的接触面积更小而接触角变大，因此加強了疏水性，同時也降低了污染顆粒对叶面的附着力。

表面的防水与自洁作用疏水作用

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

通过化学蒸镀法，将纳米丝进行地毯状组装。纳米丝，免洗布

水在这种超级不易被水沾湿的纳米丝上形成球形水滴

水滴迅速滑落，并将讨厌的灰尘粒子带走。

超双疏性界面

由下到上、由原子到分子、由分子到聚集体，外延生长形成纳米尺寸和几何形状互补的界面，使物体表面覆盖一层气体薄膜，起到疏水、疏油的目的。

表面的防水与自洁作用

在输油管的内壁、各种建材、包装材料、布匹等方面应用有重大意义。返回

6.燃油中掺水水水包油

利用不同形状的胶束可以制备不同形状的纳米粒子。油油包水反胶束

乳化与破乳乳化的应用——柴油加水乳化剂柴油乳化油包水型柴油加水具备六大效应1.裂解增能效应，高温高压下将水裂解出比柴油能量高3.52倍的氢气参加燃烧；2.自供氧效应，裂解出的氧会起助燃作用，使燃烧更充分；3.微爆效应，水汽化时产生比自身大1700倍体积的蒸汽，会突破油膜使油再度雾化，从而更充分燃烧；4.水煤气效应，水蒸汽与未能燃烧的CO转化为CO2而大量放热；柴油加水具备六大效应5.均热效应，水汽能有效地降低汽缸体局部高温而保护机体、减少摩擦阻力，减轻结焦；6.环保效应，掺水燃烧可降低CO2和NOx等烟气的排放量30%以上。

可见，掺水燃烧有可靠的科学性。更宝贵的是在柴油中加入30％的水和合成助燃剂，意味着替代了30%燃料油，从而具有巨大的节能、减排的意义。返回69打消学生为难情绪是非常关键的问题微笑常在享受生活享受物化互动是课堂教学生命的源泉主动回答最低零分被动回答最高零分要学习综合艺术形式的新方法促进学生的创新思维（建滨教学法）70简单快乐与71

有一家商店经常灯火通明，有人问：“你们店里用的是什么灯管？那么耐用？”店主回答说：“我们的灯管也常常坏，只要常常更换就行了！”原来保持明亮的方法很简单，只要常常更换就行了。72

有一个人去应征工作，随手将走廊上的纸片捡起来，放进了垃圾桶，被路过的考官看到了，他因此得到了这份工作。原来获得赏识很简单，只要养成好习惯就行了。73有个小孩对母亲说：“妈妈，你今天好漂亮。”母亲问：“为什么？”小孩说：“因为妈妈今天没有生气。”原来要拥有漂亮很简单，只要不生气就行了。74有个小弟在脚踏车店当学徒。有人送来一部坏了的脚踏车，小弟除了将车修好，还把车子擦拭得漂亮如新，其他学徒笑他多此一举。车主将脚踏车领回去的第二天，小弟被挖到他的公司上班。原来出人头地很简单，只要吃点亏就行了。75

有一只小鸡破壳而出的时候，刚好有一只乌龟经过，从此以后小鸡就背着蛋壳过了一生！其实脱离沉重的负荷很简单，放弃固执和成见就行了。76

田里的青蛙说：“你这里太危险了，搬来和我住吧。”路边的青蛙说：“我已经习惯了，懒得搬了。”几天后，田里的青蛙去探望路边的青蛙，却发现他已经被车子轧死，暴尸在路边。原来掌握命运的方法很简单，只要远离懒惰就行了。77

几个小孩很想当天使，上帝给他们一人一个烛台，叫他们保持烛台光亮。几天过去了，上帝都没来，几乎所有的小孩都不再擦拭那烛台，有一天上帝突然造访，他们每个人的烛台都蒙上了厚厚的灰尘。只有一个小孩大家都叫他笨小孩，因为上帝没来，他也每天都擦拭，结果这个笨小孩成了天使。其实当天使很简单，只要实实在在去做就行了。78有一支淘金队伍在沙漠中行走，大家都步履沉重，痛苦不堪，只有一个人快乐的走着。别人问：“你为何如此的惬意？”他笑着说：“因为我带的东西最少。”原来快乐很简单，少一点苛求就行了。79其实生活也很简单，只要懂得珍惜、自然面对，你就拥有了生命的光彩！80何不微笑？一个微笑是自己的两个微笑是我们的

N个微笑是大家的一个努力是尝试两个努力是持续

N个努力是信念！何不努力！81共同面对微笑常在

享受物理化学的快乐享受生活、享受青春82物理化学与人生对物理化学教学的理解我是教师一个意志坚定的普通人一个热爱自己职业的男人83物理化学是以相关的数学、物理、化学内容与符号作为信息交流的工具，引导学生学会一些思维方式，学会思考和解决一些问题。物理化学中还有几个基本的思维方式，我把他们总结为：（1）学会并善于走弯路——设计可逆过程；（2）复杂问题简单化，注重条件与结果——推导只是帮助学生更好的理解相关知识，不宜在教学中花太多的时间；（3）简单问题复杂化可以用于解决和研究一个问题的可行性——这是动力学、反应基理研究的基本思路。（4）势、表面等概念与生活中的概论相通——多联系有趣又能帮助学生去理解。

教学的最终目标应该是让学生掌握方法，在探索发现中掌握知识，授之以渔，教学生学会学习，教会学生如何记忆有关的物理化学公式比讲公式本身更有用。

希望我们总结收集的学习方法对学习有所启发84“作为教员，在课堂上什么都讲清楚，实际上不利于学生的成长！”

--李远哲，1998年亚洲化学第一期“学习是学习，使用也是学习，而且是更重要的学习。”

--毛泽东“所谓君子善诱，跃跃欲试，引而不发者也。”

--论语85对教学和教师的理解“帮助学生学会解题是次要的。”“激发学生创造力和提高学生的逻辑思维能力是一个教师的基本职责。”培养具有健全人格的学生是教育的必然责任.中国需要一个新教育运动。从不被学生反对的教授可能是缺乏创新力的。

---05年魅力化学课上的PPT特定时刻的灵机一动与经典问题的产生:

如何在公平的情况下你能在百米大战中战胜奥运会男子百米冠军（刘易斯----博尔特）

---北京大学黄建滨86“人生不是状态函数”因此要把握