物理化学在生产生活中的具体应用实例

时间:2017-06-19 化学毕业论文 我要投稿

  物理化学是化学、化工、材料、能源、生物、环境、医药等专业的一门专业基础主干课程,下面是小编搜集整理的一篇探究物理化学具体应用的论文范文,供大家阅读参考。

  物理化学虽说理论性、系统性、逻辑性很强,但其在生产生活各方面的具体应用也是非常丰富且鲜活生动的。物理化学也是普遍反映难学难教的一门课程。为此,笔者特别收集整理了物理化学在生产生活中的众多具体应用实例,以期在物理化学教学中增强学习兴趣、提高教学成效等方面起到一定程度的促进作用。现分述如下。

  1热力学

  (1)高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度下降。(绝热膨胀,内能降低,温度下降)(2)融雪天比下雪天感觉更冷。(融雪过程需要从环境吸热。另融雪天空气湿度大,人体向外散热速度快)(3)炎炎盛夏,在河边走为什么感到凉爽?(因水的热容比空气的热容大,接受同样热能(光照),水的温度较低,且水蒸发吸热,也使水温降低。由于河水温度较低,河边空气会有部分热量传递给河水,这样河边空气温度稍低,感觉自然凉爽些)(4)黄河之水天上来,奔流到海不复回。子在川上曰:

  逝者如斯夫。岁月留痕。(不可逆过程)(5)殊途同归。(状态函数法、盖斯定律)(6)一份耕耘,一份收获。“不劳而获”和“天上掉馅饼”是不可能的。有得必有失。(热力学第一定律)(7)覆水难收。破镜不能重圆。(热力学第二定律、熵增加原理)(8)点石成金。(高压下石墨可自发转变为金刚石)(9)海水总是表面先结冰。(克拉佩龙方程。水的冰点随压力增大而降低)(10)高山上的冰川会滑动。(克拉佩龙方程。冰的熔点随压力增大而降低,冰川下面就有部分冰变为水,就如同涂了一层润滑油)(11)高山上很难将东西煮熟。(克劳修斯-克拉佩龙方程。外压越小沸点越低)(12)夏天易中暑。(非平衡态热力学。外熵流不畅导致体内积熵而引起疾病)(13)冬天水蒸气在高空凝结成规则的六角形雪花。(耗散结构、自组织现象)(14)美丽的蝴蝶、斑马花纹。(化学振荡、化学波)(15)闭关锁国落后挨打,改革开放富民强国。(封闭系统总要趋于平衡,开放系统才有产生并维持稳定有序结构的可能。非平衡乃有序之源,远平衡乃活力之源)

  2多组分系统

  (1)汽水瓶、啤酒瓶等需达到一定的耐压强度要求。(亨利定律。挥发性溶质溶解得越多,蒸气压越大)(2)清洗时用水应少量多次。(分配定律及萃取效率)(3)冬天河水结冰时海水却还没有结冰。(稀溶液依数性之凝固点降低)(4)冬季建筑施工时,为保证施工质量,常在浇注混凝土时加入盐类,且加CaCl2效果较好。(稀溶液依数性。降低混凝土的固化温度,相同浓度下CaCl2所含质点数较多)(5)糖水冰棍总是越吃越淡。(稀溶液依数性。冰棍是越里层越先结冰,含糖越少)(6)北方冬天,为防止路面结冰,常往路面上撒盐。(降低水的冰点而使冰融化)(7)北方人冬天吃冻梨前,将冻梨放入凉水中浸泡。过一段时间后,冻梨内部解冻了,表面却结了一层薄冰。(梨汁含有糖分,其凝固点低于水的冰点,凉水温度比冻梨温度高,使冻梨解冻;冻梨解冻时要吸热,且解冻后的温度仍低于水的冰点,故冻梨内部解冻了而表面却结了一层薄冰)(8)菜汤喝起来比开水烫。(稀溶液依数性之沸点升高)(9)反渗透技术淡化海水、治理污水。(稀溶液依数性之渗透压)(10)海水不能直接饮用。(稀溶液依数性。海水含盐量高,饮后会导致细胞脱水)(11)农作物施肥太浓时会被烧死。(环境水分含盐过高导致作物细胞脱水)(12)盐碱地的农作物长势不良甚至枯萎。(同上)(13)浓盐水可杀菌消毒。死海里生物无法生存。淡水鱼不能生活在海水里。在蚂蝗身体上撒盐可有效将其杀灭。(同上)(14)盐制素菜吃起来变脆。(新鲜素菜中加入食盐,素菜细胞中的水分向外渗透)(15)运动饮料、眼药水、输液用生理盐水均需一定浓度。(需和细胞外血浆及细胞内溶液的渗透压相等。如生理盐水的浓度过低,输液后血浆浓度变稀,水分往浓度大的血细胞里渗透,引起血细胞膨胀甚至破裂,发生溶血现象;如生理盐水过浓,输液后血浆浓度变大,血细胞里的水分向外渗透,造成细胞脱水,血细胞收缩,同样会有生命危险。如病人因烧伤等引起血浆严重脱水,则应用较稀盐水,以补充血浆水分;如病人因失钠过多引起血浆浓度下降,则应用较浓盐水,以提高血浆浓度)(16)有的大树可以长到100m以上,它从地表汲取树冠养料和水分的动力为何?(树内体液含盐浓度大,渗透压高)

  3化学平衡和相平衡

  (1)合成氨反应需净化原料气以减少惰性气体组分的含量,乙苯脱氢制苯乙烯的反应则需通入大量惰性气体组分-水蒸气。(总压不变时,加入惰性气体组分将使平衡朝着气体分子数增大的方向移动)(2)风化和潮解。(一定温度下,大气中水的蒸气压小于含水盐的水的蒸气压时,含水盐就会失去水分而崩碎,即风化;大气中水的蒸气压大于含水盐的水的蒸气压时,盐就被大气中的水分溶解而成溶液,即潮解)(3)某次会上关于KHF2这一化合物是否潮解发生争论,兰州工厂的甲说不易潮解,长沙工厂的乙说容易潮解,你估计哪种说法正确?(两人都对。兰州气候干燥,长沙潮湿)(4)对于复分解反应,为何在有沉淀、气体或水生成时反应容易进行到底?(因沉淀、气体在水中的溶解度比反应达到平衡时的浓度要小得多,产物中的沉淀、气体不断析出,溶液中达不到平衡,反应一直进行下去。生成水时,因水的生成吉布斯能是很大的负值,系统吉布斯能降低很多,平衡常数大)(5)纯物质定压下的熔点为定值。(相律:f*=C-P+1=0)(6)冷冻干燥。(先降温使水结成冰,再降压使冰升华为水蒸气)(7)对混合物,通常总是露点高于泡点,凝固点高于熔点。(定压下的温度-组成图上,总是气相线在液相线之上,液相线在固相线之上)(8)水蒸气蒸馏。(两不互溶液体混合物的沸点恒低于两纯液体各自的沸点)(9)盐水溶液用作冷冻液。(低共熔混合物在其低共熔点以上都不会结冰)(10)机械工业中常将钢制工件“淬火”以提高硬度。(“淬火”是将工件置入炉中加热至800℃以上并恒温数小时,铁和碳形成奥氏体固溶体,而后取出浸入水或油中迅速降温,使奥氏体结构来不及变回到渗碳体及铁氧体,而形成介于奥氏体与渗碳体之间的马氏体,其硬度较高)

  4电化学

  (1)电镀工业上一般都用钾盐,而不用钠盐。(钠离子的半径虽然比钾离子小,但其水合作用却强得多,因而迁移速率较慢。故为减小电解液的电阻,一般都选用钾盐)(2)电镀工艺上常加入一定去极化剂。(避免阴极因H2析出而使镀层表面有孔隙或疏松现象)(3)电导池电极上常镀上铂黑。(增加电极面积,增大电极反应速率,减小电化学极化)(4)在锌锰干电池生产时配制的原料中常加入少量HgCl2。(用作缓蚀剂)(5)海上航行的船舶,常在船底四周镶嵌锌块。(以锌的腐蚀牺牲为代价,保护船体免遭海水腐蚀)(6)化工生产上常将一些装有酸性溶液的容器、管道、地下水管、输油管、水库钢铁闸门等接在外加直流电源负极上。(阴极电保护,使容器、管道不被氧化腐蚀)(7)化肥厂的碳化塔常接在外加直流电源正极上。(阳极电保护,使碳化塔进行阳极极化而“钝化”)

  5界面现象

  (1)表里不一。(系统相界面上的分子和相内部分子所处的环境和能量状态不同,导致界面的结构和性质与相邻两侧的体相都不相同)(2)自由液滴、气泡呈球形。(相同体积以球形表面积为最小,表面吉布斯能最低)(3)面粉、奶粉放置结块。(减小表面积,降低表面能)(4)混合均匀的油水体系静置后自动分层。(减小相界面面积)(5)粉尘爆炸。(粉尘比表面很大,表面能很高,很不稳定,易和氧结合释放出大量能量而爆炸)(6)聚四氟乙烯(PTFE)常用于制造热交换器和“不粘锅”表面涂层。(聚四氟乙烯表面能极小,不粘水垢和油污)(7)某些昆虫如水黾可在水面上自由行走。(由于表面张力的缘故)(8)硬币和缝衣针如小心放可以停在水面而不下沉。

  (同上)(9)毛细管两端各粘上一大一小两个肥皂泡后,小泡变小,大泡变大。(小泡内附加压力比大泡大,故气流由小泡流向大泡)(10)棉布衣服穿起来感觉清爽舒适。(棉纤维富含毛细间隙,既透气又吸汗)(11)锄地保墒。(切断地表毛细管,防止土壤水分沿毛细间隙上升至地表而散失)(12)当在两玻璃板中间加入少量水后,则在垂直于玻璃板平面方向上很难将其拉开。(玻璃板间凹液面水向外的附加压力很大,使其受到的压力很小,效果类似真空,故很难拉开。夹有水层的玻璃板所受到的被压紧的力即毛细压力)(13)雨后沙石地带常出现地面塌陷现象。(由于毛细压力的缘故)(14)化工生产上常用喷雾干燥。(料液颗粒越小,其中水的蒸气压越大,蒸发就越快)(15)纳米材料具有蒸气压大、熔点低的特点。(固体颗粒越小,蒸气压越大,熔点越低)(16)硅胶能吸附空气中的水蒸气、土壤能保持水分。

  (毛细管凝结)(17)重量分析实验中,沉淀完后应将沉淀和母液一起陈化。(让小晶体溶解,大晶体长得更大,使沉淀更纯净、稳定、完整,溶解损失更少,也更易于过滤)(18)人工降雨。(提供水蒸气的凝结中心,使其一开始就可以凝结成较大的水滴)(19)有机蒸馏操作中常在加热前加进一些沸石。(防止液体过热而产生暴沸现象)(20)多孔固体易吸附水蒸气而不易吸附氧气和氮气,防毒面具吸附毒气而基本不吸附氧气。(临界温度高即易于液化的气体较易被吸附)(21)吸烟者穿皮革服装时,身上的烟味更重。(皮革服装多毛孔,易吸附烟味)(22)农药中常加入少量润湿剂如烷基苯磺酸盐。(改善药液对植物表面的润湿程度,提高农药的利用率和杀虫效果)(23)制药工业常在配制药液时加入吐温或聚氧乙烯蓖麻油。(增溶作用,提高药物浓度)(24)在漂浮的软木塞一端抹上肥皂后,木塞向没有肥皂的那头前进。(肥皂降低了水的表面张力)(25)0.1%~0.25%的肥皂水可以杀灭水面蚊蝇。(降低水的表面张力而使昆虫溺亡)(26)海上石油泄漏可能导致大批海鸟死亡。(液面表面张力变小)(27)安瓿瓶和针剂管的内壁要疏水化。(减少药液残留)(28)热交换器的内壁要疏水化。(提高热效)(29)采油管和输油管的内壁要疏油化。(降低阻力)

  6化学动力学

  (1)一个桶壁参差不齐的木桶其容量决定于最短的木桶壁。生态系统整个生产量或生态容量决定于少数处于或低于临界数量的“限制因子”。整体环境的质量受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。一条生产流水线的生产率由其中最慢的一环所决定。一个生命体甚至整个社会的健康程度也是由其中最差的那个器官或组织所决定。一粒老鼠屎搅坏一锅粥。(连串反应的总反应速率主要取决于其中最慢的一步———速率控制步骤)(2)可燃气体点燃前要验纯。(支链爆炸及爆炸界限)(3)洗相片的暗房里可用红灯照射。(卤化银能吸收短波辐射而分解,但不受长波辐射如红光、荧光的影响)(4)温室效应。(由于CO2对红外光的吸收,使得地球辐射到太空中去的能量被CO2分子保留下来,这些能量又会自发地以热的形式放出,结果破坏了地球的热平衡,导致大气温度升高)(5)臭氧层-地球生命的保护伞。(臭氧可以吸收滤去太阳光中的短波紫外辐射)(6)限用氟氯烷烃致冷剂。(排放到空气中的氟氯烷烃当升至同温层时,可被太阳光分解产生氯原子等自由基,后者会严重分解破坏臭氧层,导致臭氧层空洞)

  7胶体化学

  (1)晴朗天空和海洋呈蔚蓝色。(Rayleigh公式:短波的蓝紫光容易发生散射)(2)晨曦和晚霞呈橙红色。(蓝紫光易散射,此时观察到的是透过光)(3)旋光仪用钠光;危险信号灯用红光;汽车防雾灯用黄光;养路工、环卫工衣服用橙黄色;飞机黑匣子为橙色。

  (黄红光不易散射,穿透力强)(4)电泳涂漆、除尘、镀橡胶、分离蛋白质。(在电场作用下,带负电尘粒向正极迁移)(5)电渗用于泥炭脱水、染料干燥。(在电场作用下,带电介质通过多孔膜定向流动)(6)贮油罐中通常要加入少量有机电解质。(油中常含水,形成油包水乳状液,水滴带电荷,进入油罐后,因重力作用下沉,产生一定沉降电势,给油罐带来危险。加入有机电解质,可增加油的电导,减小沉降电势,防止爆炸等事故发生)(7)输油管和运送有机液体的管道要接地。(在用泵输送石油或其它碳氢化合物时,由于压差迫使液体流动,在扩散层和管道表面会产生流动电势,在高压下会产生火花。为防止事故发生,须将管道接地)(8)石膏、卤水“点浆”制豆腐。(电解质对溶胶的聚沉作用)(9)江河入海处易形成三角洲。(江河中所含泥沙悬浮物被海水中的电解质聚沉所致。另入海处河道变宽,流速变慢,也会使泥沙沉积)(10)明矾净水。(明矾KAl(SO4)2·12H2O水解生成的Al(OH)3正溶胶与水中带负电的SiO2胶体污物相互聚沉。另也有Al(OH)3絮状物的吸附作用)(11)不同钢笔水混用常产生沉淀。(不同钢笔水由于生产时所用原料和制法不同,常带有不同符号的电荷,混合时会发生相互聚沉)(12)对SiO2进行重量分析时,常在SiO2溶胶中加入少量明胶。(利用大分子的敏化作用,使SiO2胶粒粘附在明胶上而聚沉,便于过滤,减少损失,使分析更准确)(13)雾天飞机若急于起飞,地勤人员会搬来很大高音喇叭,喇叭一开,很长一段跑道上的雾就消失了,即高音消雾。(喇叭的音波促使雾粒碰撞凝结而下降,部分更小的水滴则获得能量后气化了)(14)古埃及人将木头塞入岩缝,借助于木质纤维遇水溶胀产生的巨大溶胀压来开采建造金字塔的石料,即“湿木裂石”。


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