簡(jiǎn)介：電極過程動(dòng)力學(xué),,浙江工業(yè)大學(xué)研究生課程,授課計(jì)劃,電化學(xué)基礎(chǔ)理論部分“電極/溶液”界面性質(zhì)、傳質(zhì)過程、電化學(xué)步驟動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)機(jī)理應(yīng)用電化學(xué)部分某些重要的電催化過程、金屬電極過程及固態(tài)化合物電極活性材料電化學(xué)電化學(xué)研究方法以暫態(tài)電化學(xué)技術(shù)為主,主要參考書目,電極過程動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論（3RDEDITION查全性等著，科學(xué)出版社，2002電化學(xué)方法、原理及應(yīng)用美巴德，?？思{著谷林瑛等譯，化學(xué)工業(yè)出版社，1986電化學(xué)原理修訂版李荻主編，北就航空航天大學(xué)出版社，1999電化學(xué)研究方法田昭武著，科學(xué)出版社，1984電化學(xué)和電分析化學(xué)美FANSON講授，黃慰曾等譯，北京大學(xué)出版社，1983TRANSIENTTECHNIQUESINELECTROCHEMISTRYDDMACDONALD,PLENUMPRESS,1981電化學(xué)測(cè)定方法陳震、姚建年譯，北京大學(xué)出版社，1995電化學(xué)測(cè)試技術(shù)劉永輝編著，北京航空學(xué)院出版社，1987電化學(xué)中的儀器方法英南安普頓電化學(xué)小組編柳厚田等譯，復(fù)旦大學(xué)出版社，1992,國內(nèi)外主要期刊,電化學(xué)廈門大學(xué)主辦，1995年創(chuàng)刊電池全國干電池工業(yè)科技情報(bào)站、湖南輕工研究所主辦，1971年創(chuàng)刊電源技術(shù)中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所主辦，1977年創(chuàng)刊物理化學(xué)學(xué)報(bào)中國化學(xué)會(huì)主辦ELECTROCHIMICAACTA電化學(xué)學(xué)報(bào)，英國，1959年創(chuàng)刊，ISE會(huì)刊ELECTROCHEMISTRYCOMMUNICATIONS電化學(xué)通訊，瑞士，由ELECTROCHIMICAACTA分出主要發(fā)表電化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新性成果的簡(jiǎn)報(bào)，發(fā)表速度較快。INTERNATIONALJOURNALOFHYDROGENENERGY國際氫能雜志，英國JOURNALOFAPPLIEDELECTROCHEMISTRY應(yīng)用電化學(xué)雜志，英國ELECTROCHEMICALANDSOLIDSTATELETTERS電化學(xué)和固態(tài)快報(bào)，美國JOURNALOFTHEELECTROCHEMICALSOCIETY電化學(xué)協(xié)會(huì)雜志，美國JOURNALOFSOLIDSTATEELECTROCHEMISTRY固態(tài)電化學(xué)雜志，德國JOURNALOFPOWERSOURCES電源雜志瑞士?？d電化學(xué)能源系統(tǒng)的研究論文CORROSIONSCIENCE腐蝕科學(xué)，英國其他ELECTROCHEMISTRY,NEWMATERIALSFORELECTROCHEMICALSYSTEM,一、緒論,1、電極過程動(dòng)力學(xué)的發(fā)展電極過程指在電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體二者間的界面上進(jìn)行的過程，包括電化學(xué)反應(yīng)器中的過程，也包括并非在電化學(xué)反應(yīng)器中進(jìn)行的一些過程。發(fā)展歷史20世紀(jì)40年代形成蘇聯(lián)弗魯姆金學(xué)派（雙電層結(jié)構(gòu)和各類吸附現(xiàn)象對(duì)反應(yīng)速度的影響）50年代快速發(fā)展（成熟期）（主要?dú)w因于電化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，尤其是快速暫態(tài)方法的建立）,,2、電池反應(yīng)與電極過程,,電解池和原電池的陰陽極極化,,3、電極過程的基本歷程,,1反應(yīng)粒子向電極表面?zhèn)鬟f──電解質(zhì)相中的傳質(zhì)步驟2反應(yīng)粒子在電極表面上或表面附近的液層中進(jìn)行“反應(yīng)前的轉(zhuǎn)化過程”──“前置的”表面轉(zhuǎn)化步驟3在電極表面上得到或失去電子，生成反應(yīng)產(chǎn)物──電化學(xué)步驟4反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面上或表面附近的液層中進(jìn)行“反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化過程”──“隨后的”表面轉(zhuǎn)化步驟5A反應(yīng)產(chǎn)物生成新相──生成新相步驟5B反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面向溶液中或向電極內(nèi)部傳遞──電解質(zhì)相中的傳質(zhì)步驟有時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物也可能向電極內(nèi)部擴(kuò)散,電極過程的單元步驟,,三電極研究體系,,4、電極過程的主要特征電極的作用1導(dǎo)電介質(zhì)；2反應(yīng)活性點(diǎn)電極反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)規(guī)律1影響異相催化反應(yīng)的一般規(guī)律2表面電場(chǎng)對(duì)電極反應(yīng)速度的影響,,5、研究電極過程動(dòng)力學(xué)的目的弄清影響電極反應(yīng)速度的各種基本因素，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電極反應(yīng)方向和速度的控制。主要有以下三方面（1）弄清整個(gè)電極反應(yīng)的歷程（2）找出決定整個(gè)電極反應(yīng)速度的控制步驟（混合區(qū)）（3）測(cè)定控制步驟的動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其他步驟的熱力學(xué)平衡常數(shù),二、“電極/溶液”界面的基本性質(zhì),1、研究“電極/溶液”界面性質(zhì)的意義2、不同電極表面電化學(xué)活性存在差異（1）電極材料的化學(xué)性質(zhì)和表面狀況對(duì)電極反應(yīng)活化能有很大影響（化學(xué)因素）；（2）“電極/溶液”界面上的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)電化學(xué)反應(yīng)活化能有很大影響（電場(chǎng)因素）。本節(jié)主要討論“電極/溶液”界面的電性質(zhì)，即電極和溶液兩相間的電勢(shì)差和界面層中的電勢(shì)分布情況,,3、相間電勢(shì)和電極電勢(shì),將試驗(yàn)電荷自無窮遠(yuǎn)處移至實(shí)物內(nèi)部時(shí)所作的功,,（為外部電勢(shì)）,,（為內(nèi)部電勢(shì)，為表面電勢(shì)）,電化學(xué)勢(shì),,104105CM,,相間電勢(shì)差1、外部電勢(shì)差2、內(nèi)部電勢(shì)差3、電化學(xué)勢(shì)差,（VOLTA電勢(shì)）,（GALVANI電勢(shì)）,兩孤立相（不發(fā)生相間粒子轉(zhuǎn)移）間電勢(shì)只與其荷電狀態(tài)及所在位置的電勢(shì)有關(guān),存在相間粒子轉(zhuǎn)移的情況,當(dāng)相間達(dá)到平衡后，對(duì)所有能在兩相（?、?相）間轉(zhuǎn)移的粒子均有,對(duì)于電子則有,從而可得,用測(cè)量?jī)x表測(cè)得的引出端之間的電勢(shì)差各個(gè)串聯(lián)界面上內(nèi)部電勢(shì)差的代數(shù)和各個(gè)串聯(lián)界面上外部電勢(shì)差的代數(shù)和,電極電勢(shì),A電化學(xué)電池；B電池電動(dòng)勢(shì)的等效電路；C測(cè)量相對(duì)電極電勢(shì)時(shí)的等效電路圖中I、II為電極，S為溶液，R為參比電極,相對(duì)電極電勢(shì),因此，組成電化學(xué)電池的兩個(gè)半電池的相對(duì)電極電勢(shì)之差等于電池的電動(dòng)勢(shì),通常采用標(biāo)準(zhǔn)氫電極（SHE）作為相對(duì)電極電勢(shì)標(biāo)的零點(diǎn),理想極化電極,研究“電極/溶液”界面結(jié)構(gòu)的基本方法通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定一些可測(cè)的界面參數(shù)（如界面張力、界面剩余電荷密度、界面吸附量、界面電容等），并根據(jù)一定的界面結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行推算，進(jìn)行驗(yàn)證。,全部由外界輸入的電量都被用來改變界面構(gòu)造而不發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),電毛細(xì)曲線,將理想極化電極極化至不同電勢(shì)時(shí)，相應(yīng)的界面張力隨電勢(shì)的變化,利用界面張力數(shù)據(jù)可以計(jì)算界面吸附量和界面剩余電荷密度,T，P不變時(shí)，GIBBS吸附等溫式,式中，?INI/A，即為I粒子的界面吸附量,電極表面剩余電荷密度為Q時(shí)，?EQ/F,溶液組成不變時(shí)，,,LIPPMAN公式,,,,,,零電荷電勢(shì),電極表面荷負(fù)電時(shí)界面結(jié)構(gòu)基本相同,電極表面荷正電時(shí)界面結(jié)構(gòu)與陰離子特性有關(guān),零電荷電位與陰離子特性有關(guān),,微分電容法,理想極化電極“溶液/電極”界面,,電容性元件,界面雙電層的微分電容,對(duì),積分，得,由于零電荷電位下Q0，則有,電毛細(xì)曲線法與微分電容法的區(qū)別,電毛細(xì)曲線法利用曲線的斜率求Q，實(shí)際測(cè)量的?是Q的積分函數(shù),微分電容法利用曲線的下方面積求Q，實(shí)際測(cè)量的CD是Q的微分函數(shù),,微分電容法的靈敏度要高于電毛細(xì)曲線法,電極電勢(shì)較正時(shí)微分電容與陰離子特性有關(guān),,零電荷電勢(shì),界面離子剩余電荷,界面雙電層中電極一側(cè)的剩余電荷Q與溶液一側(cè)的剩余電荷QS間的關(guān)系為,QS來自于液相中各種離子的吸附,4、“電極/溶液”界面模型,電場(chǎng)強(qiáng)度4?Q/?,0Q時(shí)，分散層中的離子剩余電荷Q分散與Q同號(hào)這稱為陰離子“超載吸附”,“電極/溶液”界面模型基本性質(zhì),1、由于界面兩側(cè)存在剩余電荷而引起的界面雙電層包括緊密層和分散層兩部分2、分散層是離子電荷熱運(yùn)動(dòng)引起的，其結(jié)構(gòu)只與溫度、電解質(zhì)濃度及分散層中的剩余電荷密度有關(guān)，與離子的個(gè)別特性無關(guān)3、緊密層的性質(zhì)決定于界面層的結(jié)構(gòu)，特別是兩相中剩余電荷能相互接近的程度4、能在電極表面“特性吸附”的陰離子可能在電極表面上“超載吸附”5、由于特性吸附的陰離子具有相對(duì)穩(wěn)定的表面位置，在覆蓋度不大時(shí)表現(xiàn)出“粒子性”，平面上各點(diǎn)的電勢(shì)具有二維不均勻性。,5、固體金屬“電極/溶液”界面,液態(tài)汞電極的主要優(yōu)點(diǎn),能在較廣的電勢(shì)范圍內(nèi)基本滿足“理想極化電極”條件,,汞易于提純和液態(tài)汞電極表面具有完全平滑及易于重現(xiàn)和更新的特點(diǎn),,,固體電極是否具有,固體電極的性質(zhì),當(dāng)溶液中不含能在電極上氧化或還原的組分時(shí)，固體電極能在一定的電勢(shì)范圍內(nèi)基本滿足“理想極化電極”條件,,,如何實(shí)現(xiàn)金屬電極表面的重現(xiàn)性,對(duì)于AG,AU和PT等高溶點(diǎn)的金屬，不同晶面的電極性能差別較大，需注明所用晶面,低溶點(diǎn)金屬具有較低的晶格能，表面上的金屬原子具有較大的流動(dòng)性，表面具有自趨平滑的性能，各晶面的影響不大。如PB,CD,BI,TL,ZN等電極具有與HG電極相似的微分電容曲線,負(fù)電荷密度較大時(shí)，CD趨近于1820?F?CM2,與HG電極基本相同,吸附氫脫除,雙電層正充電,含氧粒子吸附,含氧粒子脫附,雙電層負(fù)充電,氫吸附,6、零電荷電勢(shì),?0的測(cè)定,液態(tài)金屬可通過電毛細(xì)曲線法測(cè)得，精度達(dá)1MV左右,固體金屬可通過測(cè)量一些與界面張力有關(guān)的參數(shù)來計(jì)算，精度及重現(xiàn)性均較低,目前最精確的測(cè)定?0方法是利用稀溶液中的微分電容曲線,用稀溶液中的微分電容曲線測(cè)定?0時(shí)還需考慮電化學(xué)反應(yīng)或有機(jī)分子吸附過程的影響,不同晶面上具有不同的?0值,AU和AG電極表現(xiàn)得最明顯,多晶電極的微分電容,研究零電荷電勢(shì)的意義,不存在由于表面剩余電荷而引起的相間電勢(shì)，但任一相中離子的特性吸附、偶極分子的定向排列、金屬相表面層中的原子極化等,,,,均處于零電荷電勢(shì)的兩塊金屬之間仍然存在電勢(shì)差,,引入零電荷電勢(shì)并不能解決絕對(duì)電極電勢(shì)問題,“電極/溶液”界面的許多性質(zhì)由相對(duì)于?0的電極電勢(shì)數(shù)值所決定,,如表面剩余電荷的符號(hào)與數(shù)量、雙電層的電勢(shì)分布情況、參加反應(yīng)與不參加反應(yīng)各種無機(jī)離子和有機(jī)粒子在界面上的吸附行為、電極表面上氣泡附著情況和電極被溶液潤(rùn)濕的情況等,相對(duì)電極電勢(shì)是驅(qū)動(dòng)電極反應(yīng)的基本因素，而“電極/溶液”界面性質(zhì)對(duì)反應(yīng)速度有很大的影響,,研究電極過程動(dòng)力學(xué)時(shí)考慮,（1）相對(duì)于某一參比電極的電極電勢(shì)（2）相對(duì)于零電荷電勢(shì)的電極電勢(shì),,7、有機(jī)分子在“電極/溶液”界面上的吸附,在“電極/溶液”界面上，除由表面剩余電荷引起的離子靜電吸附外，還常出現(xiàn)各種表面活性粒子的富集吸附現(xiàn)象,吸附現(xiàn)象對(duì)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響,“局外”的表面活性粒子吸附后改變電極表面狀態(tài)及界面層中電勢(shì)分布，從而影響反應(yīng)粒子的表面濃度及界面反應(yīng)活化能,若反應(yīng)粒子或反應(yīng)產(chǎn)物（包括中間粒子）能在電極表面上吸附，則對(duì)電極過程各步驟的動(dòng)力學(xué)參數(shù)有直接影響,零電荷電勢(shì),由于活性物質(zhì)在毛細(xì)管內(nèi)壁上的吸附，使管內(nèi)汞彎月面的運(yùn)動(dòng)受到阻滯，以致毛細(xì)管靜電計(jì)法的靈敏度和重現(xiàn)性不好,應(yīng)用更廣泛的是微分電容法,假定1電極表面上被活性分子覆蓋的部分與未覆蓋部分彼此無關(guān),假定2覆蓋表面和未覆蓋表面上緊密雙電層中的電勢(shì)降相同,微分電容曲線最低點(diǎn)附近,,為測(cè)定固體電極表面上有機(jī)分子的表面吸附量而采用過的方法還有,濃度變化法電化學(xué)氧化還原法標(biāo)記原子法電化學(xué)石英晶微天平EQCM法光譜法,“電極/溶液”界面上的吸附自由能,根據(jù)熱力學(xué)原理，引起溶液中某活性粒子在界面層中吸附的基本原因是吸附過程伴隨著體系自由能的降低,“電極/溶液”界面上有機(jī)分子的吸附等溫線,電極電勢(shì)對(duì)界面吸附的影響,電極材料的影響,三、“電極/溶液”界面附近液相中的傳質(zhì)過程,研究液相傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)的目的,尋求控制這一步驟進(jìn)行速度的方法，特別是消除或減少由于這一步驟進(jìn)行緩慢而帶來的各種限制作用,利用由液相傳質(zhì)速度所控制的電極過程來測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)和組分濃度等,基本概念,液相中的傳質(zhì)過程可以由三種不同的原因引起,1,對(duì)流,物質(zhì)的粒子隨著流動(dòng)的液體而移動(dòng)濃度差或溫度差引起的密度差或強(qiáng)制攪拌,擴(kuò)散,2,溶液中某一組分存在濃度梯度時(shí)，該組分自高濃度處向低濃度處轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象,FICK第一定律,3,電遷移,電解質(zhì)溶液中的帶電粒子（離子）在電場(chǎng)作用下沿著一定的方向移動(dòng),三種傳質(zhì)方式共同作用時(shí),FICK第二定律,一維擴(kuò)散過程,時(shí)，兩截面間I粒子濃度隨時(shí)間的變化速率為,FICK第二定律,對(duì)于三維情況，則有,穩(wěn)態(tài)過程和非穩(wěn)態(tài)過程,濃度極化現(xiàn)象電化學(xué)反應(yīng)過程中，液相中的反應(yīng)粒子不斷被消耗而生成產(chǎn)物，破壞了液相中的濃度平衡狀態(tài)而引起的,非穩(wěn)態(tài)階段或暫態(tài)階段,穩(wěn)態(tài)階段,理想情況下的穩(wěn)態(tài)過程,相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散電流密度,（完全濃差極化）時(shí)，I趨近于最大值（極限擴(kuò)散電流密度）,實(shí)際情況下的穩(wěn)態(tài)過程,液相中只有擴(kuò)散過程時(shí)，不可能達(dá)到穩(wěn)態(tài)；對(duì)流作用是大多數(shù)情況下出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)液相傳質(zhì)過程的必要前提,定義表面層厚度為VY099U0處的X值,而擴(kuò)散層厚度可用下式表示,旋轉(zhuǎn)圓盤電極,液相傳質(zhì)控制時(shí)的穩(wěn)態(tài)極化曲線,,反應(yīng)產(chǎn)物生成獨(dú)立相,產(chǎn)物的活度為恒定值,反應(yīng)產(chǎn)物可溶,,,,,半波電勢(shì),產(chǎn)物可溶,靜止液體中平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程,瞬間擴(kuò)散電流,假設(shè),半無限擴(kuò)散條件,反應(yīng)粒子表面濃度為定值時(shí)的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程,濃度階躍法（電勢(shì)階躍法）,任一瞬間擴(kuò)散層的有效厚度,任一瞬間的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散電流,COTTRELL公式,“恒電流”極化時(shí)的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程,電流階躍法,過渡時(shí)間,若R不溶,若R可溶,假設(shè),雙電層充放電對(duì)暫態(tài)電極過程的影響,,四、電化學(xué)步驟的動(dòng)力學(xué),電化學(xué)步驟處于（準(zhǔn)）平衡狀態(tài)時(shí)（如電極過程受擴(kuò)散步驟控制時(shí)）,電極電勢(shì)對(duì)電極反應(yīng)速度的影響方式,,通過“熱力學(xué)”方式來影響電極反應(yīng)速度,電化學(xué)步驟為控制步驟時(shí),,通過“動(dòng)力學(xué)”方式來影響電極反應(yīng)速度,電極電勢(shì)對(duì)電化學(xué)步驟活化能的影響,AG自晶格中逸出勢(shì)能變化,AG自水溶液中逸出勢(shì)能變化,陽極反應(yīng)活化能,陰極反應(yīng)活化能,,電極電勢(shì)改變后陽極和陰極反應(yīng)活化能,惰性電極上的電化學(xué)反應(yīng),電極電勢(shì)對(duì)電極反應(yīng)速度的影響,以電流密度表示反應(yīng)速度,,,電化學(xué)步驟的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù),陽極超電勢(shì),陰極超電勢(shì),交換電流密度I0,電極反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù),傳遞系數(shù)（?和?）主要取決于電極反應(yīng)的類型而與反應(yīng)粒子濃度關(guān)系不大,交換電流密度與反應(yīng)體系中各種組分的濃度有關(guān),,電極反應(yīng)速度常數(shù),任一電勢(shì)?時(shí)有，,電極反應(yīng)速度常數(shù)當(dāng)電極電勢(shì)為反應(yīng)體系的標(biāo)準(zhǔn)平衡電勢(shì)及反應(yīng)粒子為單位濃度時(shí)，電極反應(yīng)的進(jìn)行速度，單位為CM/S,,,平衡電勢(shì)與電極電勢(shì)的“電化學(xué)極化”,平衡電勢(shì),電極電勢(shì)的電化學(xué)極化,當(dāng)電極上有凈電流通過時(shí)，破壞了電極上的平衡狀態(tài)，并使電極電勢(shì)或多或少地偏離平衡數(shù)值,凈陽極電流密度,凈陰極電流密度,決定“電化學(xué)極化”數(shù)值的主要因素是凈電流與交換電流的相對(duì)大小,1,電極反應(yīng)處于“準(zhǔn)可逆”狀態(tài),,,,,,,2,II0時(shí)出現(xiàn)的超電勢(shì)設(shè)I0105A/CM2，I01A/CM2,,I僅由IA和IC中較大的一項(xiàng)決定,,電極反應(yīng)“完全不可逆”,對(duì)于陰極電流,TAFEL公式,,,,在科研和生產(chǎn)中凈電流密度一般在1061A/CM2范圍內(nèi),若I010100A/CM2，電化學(xué)步驟處于“準(zhǔn)平衡狀態(tài)”,,若I0100/NMV時(shí)不發(fā)生嚴(yán)重的濃差極化，可忽略反方向電流,由上述關(guān)系式可求得?、I0及K,也可利用平衡電勢(shì)附近的線性極化曲線的坡度求I0,如何建立平衡電極電勢(shì),電化學(xué)測(cè)量中的參比電極應(yīng)具備以下性能,平衡電極電勢(shì)的重現(xiàn)性良好，即容易建立相應(yīng)于熱力學(xué)平衡值的電極電勢(shì),,容許通過一定的“測(cè)量電流”而不發(fā)生明顯的極化現(xiàn)象,,對(duì)于不含任何可在電極上作用的雜質(zhì)組分時(shí)，平衡狀態(tài)的判據(jù)是,對(duì)于實(shí)際體系，若在參比電極的平衡電勢(shì)附近某一雜質(zhì)組分可發(fā)生還原并引起還原電流，則無外電流時(shí)，,1,,2,原有電勢(shì)平衡被嚴(yán)重破壞，電極上有凈反應(yīng)發(fā)生，此時(shí)建立的電極電勢(shì)通常稱為“混合電勢(shì)”或“穩(wěn)定電勢(shì)”,濃度極化對(duì)電化學(xué)步驟反應(yīng)速度和極化曲線的影響,出現(xiàn)濃差極化時(shí)，應(yīng)用CS取代C0,則有,電化學(xué)極化,濃度極化,1,上式第二項(xiàng)可忽略，超電勢(shì)完全由電化學(xué)極化引起,2,超電勢(shì)完全由電化學(xué)極化引起，不能由上式第二項(xiàng)計(jì)算超電勢(shì),3,上式第二項(xiàng)均不能忽略,4,幾乎不出現(xiàn)任何極化現(xiàn)象，電極處于準(zhǔn)平衡狀態(tài),適用于完全不可逆電極過程,,1,超電勢(shì)完全由電化學(xué)極化引起，極化曲線為半對(duì)數(shù)型,2,電極反應(yīng)處于“混合控制區(qū)“,3,反應(yīng)幾乎完全為“擴(kuò)散控制”,,相間電勢(shì)分布對(duì)電化學(xué)步驟反應(yīng)速度的影響?1效應(yīng),??1對(duì)電化學(xué)步驟反應(yīng)速度的影響主要表現(xiàn)在,根據(jù)BOLTZMANN分布公式,求得XD平面上帶有電荷ZIE0的I粒子的濃度,1,反應(yīng)粒子不帶電時(shí)，才可忽略?1的影響,2,,,考慮了Ψ1效應(yīng)的TAFEL公式,如果電極電勢(shì)遠(yuǎn)離?0，且不出現(xiàn)離子的特性吸附，則動(dòng)力學(xué)公式中沒有必要加入包含Ψ1的項(xiàng),五、復(fù)雜電極反應(yīng)與反應(yīng)機(jī)理研究,簡(jiǎn)單多電子反應(yīng),,,對(duì)于多電子反應(yīng),第J個(gè)電子的傳遞步驟為整個(gè)反應(yīng)的控制步驟時(shí)，總電流為,弱極化區(qū),高極化區(qū),陰極電流,陽極電流,簡(jiǎn)單雙電子反應(yīng)中慢步驟的判別,由穩(wěn)態(tài)下分步反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程消去I后可得,,多電子反應(yīng)中控制步驟的“計(jì)算數(shù)（STOICHIOMETRICNUMBER”,若控制步驟前各步驟均處于平衡狀態(tài)，則有,由此可得控制步驟的正向電流密度,同理可求得控制步驟的逆向電流密度,由于單電子控制步驟重復(fù)V次時(shí)整個(gè)反應(yīng)有N個(gè)電子轉(zhuǎn)移，因此外電路電流可如下表示,,均相表面轉(zhuǎn)化步驟（一）前置轉(zhuǎn)化步驟,均相反應(yīng)指在電極表面附近薄層溶液中進(jìn)行的反應(yīng),異相反應(yīng)指直接在電極表面上發(fā)生的反應(yīng),極限動(dòng)力電流,包含物質(zhì)源的擴(kuò)散議程存在表面轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)對(duì)FICK第二定律的修正,,,,,,,,,10,電極過程存在前置轉(zhuǎn)化步驟的特性之一,均相表面轉(zhuǎn)化步驟（二）平行隨后轉(zhuǎn)化步驟,平行轉(zhuǎn)化步驟催化電流,,平行轉(zhuǎn)化步驟,,,,圖59H2O2對(duì)鐵離子還原電流的影響,在FE3＋/FE2體系影響下H2O2的催化還原反應(yīng)是均相平行轉(zhuǎn)化步驟的經(jīng)典例子，其反應(yīng)式為,,,,,,,,,判斷存在平行轉(zhuǎn)化步驟的依據(jù),均相隨后轉(zhuǎn)化步驟,當(dāng)控制步驟發(fā)生在電化學(xué)步驟之前時(shí)會(huì)出現(xiàn)與電勢(shì)無關(guān)的極限電流，而控制步驟為電化學(xué)步驟或在反應(yīng)歷程中位于其后時(shí)則出現(xiàn)半對(duì)數(shù)關(guān)系,涉及表面吸附態(tài)的表面轉(zhuǎn)化步驟,只考慮具有電化學(xué)活性的表面吸附態(tài),當(dāng)前置轉(zhuǎn)化步驟涉及表面吸附態(tài)時(shí),當(dāng)隨后轉(zhuǎn)化步驟涉及表面吸附態(tài)時(shí),六、若干重要電極過程的反應(yīng)機(jī)理與電化學(xué)催化,氫析出反應(yīng),TAFEL公式,大多數(shù)金屬的純凈表面上，B在100140MV,有時(shí)B140MV1可能是在所涉及的電勢(shì)范圍內(nèi)電極表面狀態(tài)發(fā)生了變化2氧化了的金屬表面,根據(jù)A值的大小可將常用的電極材料分為三類（1）高超電勢(shì)金屬（A1015VPB,CD,HG,TL,ZN,GA,BI,SN等（2）中超電勢(shì)金屬（A0507VFE,CO,NI,CU,W,AU等（3）低超電勢(shì)金屬（A0103VPT,PD,RU等鉑族金屬,氫析出反應(yīng)的可能機(jī)理,1、電化學(xué)步驟,2、復(fù)合脫附步驟,3、電化學(xué)脫附步驟,VOLMER反應(yīng),TAFEL反應(yīng),HEYROVSKY反應(yīng),氫析出反應(yīng)歷程中可能出現(xiàn)的表面步驟,氫析出過程的四種可能反應(yīng)機(jī)理,1、電化學(xué)步驟（快）復(fù)合脫附（慢）,2、電化學(xué)步驟（慢）復(fù)合脫附（快）,3、電化學(xué)步驟（快）電化學(xué)脫附（慢）,4、電化學(xué)步驟（慢）電化學(xué)脫附（快）,,復(fù)合機(jī)理,,電化學(xué)脫附機(jī)理,,緩慢放電機(jī)理,,汞電極上的氫析出反應(yīng)機(jī)理,保持溶液中的離子強(qiáng)度不變,氫析出反應(yīng)的控制步驟中氫離子的反應(yīng)級(jí)數(shù),由TAFEL公式知,由圖可知,從而可求得相應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1（酸性溶液）或0（堿性溶液）,表面活性劑對(duì)汞電極上的析氫超電勢(shì)的影響,鹵素離子和季胺類有機(jī)陽離子對(duì)汞電極上的析氫超電勢(shì)的影響,氫析出反應(yīng)的電化學(xué)催化,改變復(fù)雜反應(yīng)活化能與反應(yīng)速度的主要途徑適當(dāng)調(diào)節(jié)中間態(tài)粒子的能級(jí),“火山效應(yīng)”VOLCANOPLOTS當(dāng)中間態(tài)粒子具有適中的能量（適中的吸附鍵強(qiáng)度和覆蓋度）時(shí)，往往具有最高的反應(yīng)速度,“協(xié)同效應(yīng)”SYNERGETICEFFECT當(dāng)電極由一種以上組分構(gòu)成時(shí)，電極上的氫析出超電勢(shì)低于任一單獨(dú)組分表面上的超電勢(shì),氧還原反應(yīng),氧還原反應(yīng)的“直接四電子”與“二電子”途徑,,,堿性介質(zhì)中氧還原反應(yīng)的總歷程,七、多孔電極,多孔電極優(yōu)點(diǎn)具有比平板電極大得多的反應(yīng)表面，有利于電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,多孔電極分類（1）電極內(nèi)部孔隙全部被電解液充滿；（2）只有部分內(nèi)孔被電解液充滿；（3）電解液不能進(jìn)入內(nèi)孔；,多孔電極存在問題電極的全部?jī)?nèi)表面不能同等有效地發(fā)揮作用，其后果是部分地抵消了多孔電極比表面大的優(yōu)點(diǎn)；,多孔體的基本結(jié)構(gòu)和傳輸參數(shù),體積比表面單位體積多孔體所具有的表面積，S/M2G1表觀面積比表面與每單位表觀電極面積相應(yīng)的實(shí)際表面積，S’/M2G1,比表面測(cè)量方法,（1）吸附法由于吸附分子不能進(jìn)入比分子尺寸更小的孔中，因此根據(jù)此方法求得的表面積值與所用的吸附物有關(guān),（2）電化學(xué)法基于電化學(xué)原理，通過測(cè)量界面電容值或電化學(xué)吸附量來計(jì)算表面積,電化學(xué)比表面,總孔隙率,可根據(jù)吸滿液體后的增重來測(cè)定，也可以根據(jù)粉末材料的真實(shí)比重及多孔體的視比重計(jì)算求得,孔徑分布,可用壓入不能潤(rùn)濕表面的液體或用毛細(xì)管凝結(jié)法來測(cè)定,粉末材料制成的多孔體中的孔隙,（1）由粉粒之間空隙組成的粗孔（微米級(jí)或更大）,（2）由粉粒內(nèi)部空隙形成的“細(xì)孔”（亞微米級(jí)或更小）,比體積（VI）,單位體積多孔體中（I）相所占的體積,曲折系數(shù)（?I）,多孔體中通過（I）相傳輸時(shí)實(shí)際傳輸途徑的平均長(zhǎng)度與直通距離之比,全浸沒多孔電極,特征只包括兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相（固相和電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)）,假定多孔電極中的固相網(wǎng)絡(luò)只負(fù)擔(dān)電子傳輸和提供電化學(xué)反應(yīng)表面，而本身不參加電氧化還原反應(yīng)（非活性電極或催化電極）,內(nèi)部極化不均勻原因（1）孔隙中電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相內(nèi)反應(yīng)粒子的濃度極化所致；（2）固、液相網(wǎng)絡(luò)中的電阻所引起,固、液相電阻所引起的不均勻極化,電化學(xué)反應(yīng)的局部體積電流密度,電化學(xué)反應(yīng)的體積等效比電阻,不考慮固相電阻，也不出現(xiàn)濃度極化時(shí)多孔電極極化的基本微分方程,極化較大時(shí)多孔電極的極化曲線公式,固相電阻不能忽略時(shí)，則有,粉層中反應(yīng)粒子濃度變化所引起的不均勻極化,反應(yīng)粒子濃度較低而固、液網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電性良好，則引起多孔電極內(nèi)部極化不均勻的主要原因?yàn)榉磻?yīng)粒子在孔隙中的濃度極化,（1）多孔電極上的表觀電流密度I0’I0S’ID,極化不大時(shí)多孔層中液相內(nèi)部各點(diǎn)反應(yīng)粒子的濃度與端面處相同,此時(shí)，多孔電極與表面粗糙度很大的平面電極等效,（2）若不滿足I0’I0S’ID，但多孔層較薄且孔隙中反應(yīng)粒子的傳輸速度足夠大,也可在多孔層內(nèi)的反應(yīng)界面上出現(xiàn)電化學(xué)極化而孔隙內(nèi)反應(yīng)粒子的濃度仍然保持均勻，并等于端面上的濃度,對(duì)于曲線1，有,電化學(xué)活性粒子組成的多孔電極,（1）在每一確定的瞬間，前述多孔電極極化行為的基本原則大多仍適用,（2）在極化過程中粉末的氧化還原態(tài)不斷變化，及由此引起的反應(yīng)物濃度和固、液相電阻的不斷變化等,氣體擴(kuò)散電極,高效氣體電極的反應(yīng)機(jī)理薄液膜理論,高效氣體電極的結(jié)構(gòu),氣體擴(kuò)散電極極化的模型,假定（1）氣孔中傳遞阻力較小；（2）液相電阻遠(yuǎn)大于固相電阻。,引起氣體擴(kuò)散電極出現(xiàn)極化的主要原因有,（1）濕區(qū)中溶解反應(yīng)氣體和反應(yīng)產(chǎn)物的濃度極化；（2）液相網(wǎng)絡(luò)電阻引起的IR降；（3）“固/液”界面上的電化學(xué)極化,“多孔電極/固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜”界面上的反應(yīng)機(jī)理,粉末微電極,凹坑半徑可用測(cè)量顯微鏡測(cè)定,凹坑深度可根據(jù)電極在FECN63溶液中的極限擴(kuò)散電流值計(jì)算,與傳統(tǒng)的微盤電極相比，粉末微電極具有高得多的比表面，因此同一反應(yīng)在粉末微電極上顯示更高的表觀交換電流密度與更好的可逆性,與傳統(tǒng)方法制備的粉末電極片相比，粉末微電極的優(yōu)點(diǎn)有,（1）粉末用量少，一般只需幾微克；（2）制備方法簡(jiǎn)易，不需用粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑，也不需要熱壓和燒結(jié)等工藝；（3）電極厚度更薄，較易實(shí)現(xiàn)在全部厚度中均勻極化,電催化粉末微電極,應(yīng)用,（1）用來表征各種粉末態(tài)電催化劑的電化學(xué)性能（2）用作高性能電化學(xué)傳感器來檢測(cè)溶液中電化學(xué)活性組分的濃度,電活性粉末微電極,粉末微電極上的“薄層電流”與“吸附電流”,薄層電流由粉層內(nèi)部液相網(wǎng)絡(luò)中所含電活性組分的氧化還原反應(yīng)所引起吸附電流由吸附在粉層內(nèi)表面上的反應(yīng)粒子所引起,八、固態(tài)化合物電極活性材料的電化學(xué),固態(tài)化合物中的電子和離子導(dǎo)電現(xiàn)象,固態(tài)中的電子狀態(tài),45EV,053EV,固態(tài)化合物中的離子導(dǎo)電過程,固體電解質(zhì)在不太高的溫度甚至常溫下就表現(xiàn)出很高離子導(dǎo)電性的化合物,固體電解質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,1、在晶格結(jié)構(gòu)中必須存在大量可自由移動(dòng)的離子,2、為保證離子的高遷移速率，晶體結(jié)構(gòu)中必須具有通暢開放的離子通道,化學(xué)摻雜的效果,“固態(tài)化合物電極/溶液”界面,“半導(dǎo)體/溶液”界面的能帶描述,固/液界面上的表面態(tài),由于固體表面晶體學(xué)和化學(xué)上的不均勻性，電極表面上會(huì)出現(xiàn)有別于整體的局部能級(jí)，稱為表面態(tài)能級(jí)或簡(jiǎn)稱為“表面態(tài)”,“氧化物電極/溶液界面“的化學(xué)描述,結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化的電極體系,固態(tài)化合物參加

簡(jiǎn)介：理論力學(xué),習(xí)題解答,,1－2（G，I，J，O）,2－1,2－6,目錄,2－10,2－14,2－18,2－19,2－20,2－21,2－32,2－37,2－42,2－57,3－11,3－17,3－19,3－25,4－15,5－7,6－5,6－3,7－6,7－7,7－10,7－17,7－19,7－20,7－26,8－1,8－5,8－6,9－4,8－19,8－22,8－25,9－15,8－8,10－3,11－7,10－7,10－14,11－2,11－5,11－12,11－14,11－28,12－3,12－5,12－6,12－10,12－12,12－2,12－6,12－10,12－11,12－14,12、畫出下列每個(gè)標(biāo)注字符的物體（不包含銷釘與支座）的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。題圖中未畫重力的各物體自重不計(jì)，所有接觸處均為光滑接觸。,G,,,,J,O,,,,,,21、物體重P20KN，用繩子掛在支架的滑輪B上，繩子的另一端接在鉸車D上，如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)鉸車，物體便能升起。設(shè)滑輪的大小、AB與CB桿自重及磨擦略去不計(jì)，A、B、C三處均為鉸鏈連接。當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，試求拉桿AB和支桿CB處受的力。,解,1、取滑輪B為研究對(duì)象,2、畫出受力圖,3、選投影軸，列平衡方程,4、求解得,26、圖示結(jié)構(gòu)中，各構(gòu)件的自重略去不計(jì)。在構(gòu)件BC上作用一力偶矩為M的力偶，求支座A和C的約束力。,,,,,213、圖示結(jié)構(gòu)中，各構(gòu)件的自重略去不計(jì)。在構(gòu)件AB上作用一力偶矩為M的力偶，求支座A和C的約束力。,解,1、取研究對(duì)象,,取整體為研究對(duì)象,2、畫出受力圖,3、列平衡方程,,4、求解得,,215、直角彎桿ABCD與直桿DE及EC鉸接如圖，作用在桿DE上力偶的力偶矩M40KNM，不計(jì)各桿自重，不考慮摩擦，尺寸如圖，求支座A，B處的約束力及桿EC的受力。,解,一、取整體為研究對(duì)象,受力圖如圖所示,根據(jù)平衡方程,解得,二、取DE為研究對(duì)象,受力圖如圖所示,根據(jù)平衡方程,解得,解（1）力系向O點(diǎn)簡(jiǎn)化的結(jié)果為,,（2）力系的合力的大小、方向及合力作用線方程。,力系的合力的大小和方向?yàn)?由,得合力作用線方程Y－6MM,214、無重水平梁的支承和載荷如圖A、B所示。已知力F、力偶矩為M的力偶和強(qiáng)度為Q的均布載荷。求支座A和B處的約束力。,A,解,1、取梁為研究對(duì)象,2、畫受力圖,3、選投影軸,列平衡方程,4、求解得,B,解,1、取梁為研究對(duì)象,2、畫受力圖,3、選投影軸,列平衡方程,4、求解得,218、圖示水平梁AB由鉸鏈A和桿BC所支持。在梁上D處用銷子安裝半徑為R01M的滑輪。有一跨過滑輪的繩子，其一端水平地系于端上，另一端懸掛有重P1800N的重物，如AD02M,BD04M,J450，且不計(jì)梁、桿、滑輪和繩的重量。求鉸鏈A和桿BC對(duì)梁的約束力。,解,1、取梁與滑輪組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,2、畫受力圖,3、選矩心及投影軸，列平衡方程,,,,4、求解得,2－19、如圖所示，組合梁由AC和DC兩段鉸接構(gòu)成，起重機(jī)放在梁上。已知起重機(jī)重P150KN，重心在鉛垂線上EC，起重載荷P210KN。如不計(jì)梁重，求支座A，B和D三處的約束力。,解,取起重機(jī)為研究對(duì)象,由平衡方程,解得,研究CD桿,由平衡方程,解得,研究整體,由平衡方程,解得,2－20、圖示A，B兩連續(xù)梁中，已知Q，M，A及Q，不計(jì)梁重，求各連續(xù)梁在A，B和C三處的約束力。,A,解,研究BC,由平衡方程,得,研究AB,由平衡方程,得,B,解,研究BC,由平衡方程,得,研究BC,由平衡方程,得,221、由AC和CD構(gòu)成的組合梁通過鉸鏈C連接。它的支承和受力如圖所示。已知均布載荷強(qiáng)度Q10KN/M，力偶矩M40KNM，不計(jì)梁重。求支座A，B，D的約束力和鉸鏈C處所受的力。,解,研究CD,由平衡方程,得,研究ABC,由平衡方程,得,232、圖示構(gòu)架中，物體重1200N，由細(xì)繩跨過滑輪E而水平系于墻上，尺寸如圖，不計(jì)桿和滑輪的重量。求支承A和B處的約束力，以及桿BC的內(nèi)力FBC。,解,研究整體,由平衡方程,得,研究AB,由平衡方程,得,2－37、圖示結(jié)構(gòu)由直角彎桿DAB與直桿BC及CD鉸接而成，并在A處與B處用固定絞支座和可動(dòng)絞支座固定。桿DC受均布載荷Q的作用，桿BC受矩為MQA2的力偶作用。不計(jì)各桿自重。求鉸鏈D所受的力。,解,研究BC,由平衡方程,得,研究DC,由平衡方程,得,2－42、構(gòu)架尺寸如圖所示（尺寸單位為M），不計(jì)各桿自重，載荷F60KN。求A,E鉸鏈的約束力及桿BD，BC的內(nèi)力。,,解,研究整體,由平衡方程,得,研究EC,由平衡方程,得,2－57、桁架受力如圖所示，已知F110KN，F(xiàn)2F320KN。試求桁架4，5，7，10各桿的內(nèi)力。,解,研究整體,由平衡方程,得,C,D,應(yīng)用截面法將桿4、5、6截?cái)啵∽蟀氩糠盅芯?由平衡方程,C,得,研究節(jié)點(diǎn)D,由平衡方程,得,311、水平圓盤的半徑為R,外緣C處作用有已知力F。力F位于鉛垂平面內(nèi)，且與C處圓盤切線夾角為600，其他尺寸如圖所示。求力F對(duì)X,Y,Z軸之矩。,解,力F的矢量表達(dá)式為,,坐標(biāo)原點(diǎn)O至F力作用線上任一點(diǎn)C的位置矢量為,,力F對(duì)O點(diǎn)之矩為,,力F對(duì)坐標(biāo)軸之矩為,,317、使水渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶矩為MZ1200NM。在錐齒輪B處受到的力分解為三個(gè)分力切向力FT，軸向力FA和徑向力FR。這些力的比例為FTFAFR1032017。已知水渦輪連同軸和錐齒輪的總重為P12KN，其作用線沿軸CZ，錐齒輪的平均半徑OB06M，其余尺寸如圖所示。求止推軸承C和軸承A的約束力。,解,受力如圖所示,根據(jù),得,再由平衡方程,得,319、圖示六桿支撐一水平板，在板角處受鉛直力F作用，設(shè)板和桿自重不計(jì)，求各桿的內(nèi)力。,解,受力如圖所示,A,B,C,D,E,G,H,325、工字鋼截面尺寸如圖所示，求此截面的幾何中心。,解,因圖形有對(duì)稱軸，其幾何中心必在對(duì)稱軸上，故YC0。,由形心公式，可求得,415、尖劈頂重裝置如圖所示。在塊B上受力P的作用。A與B塊間的摩擦因數(shù)為FS（其他有滾珠處表示光滑）。如不計(jì)A和B塊的重量，求使系統(tǒng)保持平衡的力F的值。,解,研究整體,,,根據(jù),得,研究A塊,當(dāng)F較小時(shí)，物快可能向右移動(dòng)，設(shè)FF1，受力圖如圖所示。,由力的三角形得,當(dāng)F較大時(shí)，物快可能向左移動(dòng)，設(shè)FF2，受力圖如圖所示。,由力的三角形得,所以欲使系統(tǒng)保持平衡，水平力F應(yīng)滿足,57、圖示搖桿滑道機(jī)構(gòu)中的滑塊M同時(shí)在固定的圓弧槽BC和搖桿OA的滑道中滑動(dòng)。如弧BC的半徑為R，搖桿OA的軸O在弧BC的圓周上，搖桿繞O軸以等角速度Ω轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，搖桿在水平位置，分別用直角坐標(biāo)法和自然法給出點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方程，并求其速度和加速度。,解法一直角坐標(biāo)法,解,建立如所示坐標(biāo)系,由圖示幾何關(guān)系可知,故點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方程為,速度為,,,,加速度為,,解法二點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方程為,點(diǎn)M的速度為,點(diǎn)M的加速度為,63、已知攪拌機(jī)的主動(dòng)齒輪O1以N950R/MIN的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌ABC用銷釘A、B與齒輪O2，O3相連，如圖所示。且ABO2O3，O3AO2B025M，各齒輪齒數(shù)為Z120，Z250，Z350。求攪桿端點(diǎn)C的速度和軌跡。,解設(shè)O2和O3的轉(zhuǎn)速分別為N2和N3，則有,可判斷攪桿ABC做平動(dòng)，點(diǎn)C的速度為,,,解,,,因此搖桿OA的轉(zhuǎn)動(dòng)方程是,由圖示幾何關(guān)系有,,D,76、圖示車床主軸的轉(zhuǎn)速N30R/MIN，工件的直徑D40MM。如車刀橫向走刀速度為V10MM/S，求車刀對(duì)工件的相對(duì)速度。,解,動(dòng)點(diǎn),車刀,工件,動(dòng)系,方向如圖所示,方向如圖所示,,作速度平行四邊形,,,,,解得,77、在圖A和B所示的兩種機(jī)構(gòu)中，已知O1O2A200MM,W13RAD/S。求圖示位置時(shí)桿O2A的角速度。,A,A解,動(dòng)點(diǎn)－滑套A，動(dòng)系－固連于桿O2A。,相對(duì)速度沿O2A，大小未知,牽連速度垂直O(jiān)2A，大小未知,,作速度平行四邊形,,,B,A解,動(dòng)點(diǎn)－滑套A，動(dòng)系－固連于桿O1A。,絕對(duì)速度垂直O(jiān)2A，大小未知,,相對(duì)速度沿O1A，大小未知,,,作速度平行四邊形,710、圖示平底頂桿凸輪機(jī)構(gòu)，頂桿AB可沿導(dǎo)槽上下移動(dòng)，偏心圓盤繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，軸O位于頂桿軸線上，工作時(shí)頂桿的平底始終接觸凸輪表面，該凸輪半徑為R，偏心距OCE，凸輪繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為W，OC與水平線成夾角J。求當(dāng)J0o時(shí)，頂桿的速度。,解,動(dòng)點(diǎn)－輪上C點(diǎn)，動(dòng)系－固連于頂桿AB。,相對(duì)速度沿水平方向，大小未知,牽連速度沿垂直方向，大小未知,,作速度平行四邊形,,,,717、圖示鉸接四邊形機(jī)構(gòu)中，O1AO2B100MM，又O102AB，桿O1A以等角速度Ω2RAD/S繞軸O1轉(zhuǎn)動(dòng)，桿AB上有一套筒C，此套筒與CD相鉸接。機(jī)構(gòu)的各部件都在同一鉛直面內(nèi)，求當(dāng)J＝60o時(shí)，桿CD的速度和加速度。,解,動(dòng)點(diǎn)－滑套C動(dòng)系－固連于桿AB，AB作平動(dòng),絕對(duì)速度沿CD方向，大小未知,相對(duì)速度沿AB方向，大小未知,作速度平行四邊形,,,,求加速度,,絕對(duì)加速度沿CD方向，大小未知,相對(duì)加速度沿AB方向，大小未知,作加速度平行四邊形,,,,719、如圖所示，曲柄OA長(zhǎng)04M，以等角速度Ω05RAD/S繞O軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于曲柄的A端推動(dòng)水平板B，而使滑桿C沿鉛直方向上升。求當(dāng)曲柄與水平線間的夾角Q30O時(shí)，滑桿C的速度和加速度。,解,動(dòng)點(diǎn)－OA桿上A點(diǎn)，動(dòng)系－固連于桿BC，BC作平動(dòng),相對(duì)速度沿水平方向，大小未知,牽連速度沿垂直方向，大小未知,作速度平行四邊形,,,,,求加速度,相對(duì)加速度沿水平方向，大小未知,牽連加速度沿垂直方向，大小未知,,,,,作加速度平行四邊形,720、圖示偏心輪搖桿機(jī)構(gòu)中，搖桿O1A借助彈簧壓在半徑為R的偏心輪C上。偏心輪C繞軸O往復(fù)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)搖桿繞軸O1擺動(dòng)。設(shè)OC⊥OO1時(shí)，輪C的角速度為W，角加速度為零，Q＝60o。求此搖桿O1A的角速度W1和角加速度A1。,解,動(dòng)點(diǎn)－輪心C點(diǎn)，動(dòng)系－固連于桿O1A,相對(duì)速度平行于O1A，大小未知,牽連速度垂直于O1C，大小未知,作速度平行四邊形,,,,,,當(dāng)Θ600時(shí)，由幾何關(guān)系可看出,,求加速度,,,,牽連切向加速度垂直于O1C，大小未知,相對(duì)加速度平行于O1A，大小未知,將,向X軸投影得到,726、圖示直角曲桿OBC繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使套在其上的小環(huán)M沿固定直桿OA滑動(dòng)，已知OB01M,OB與BC垂直，曲桿的角速度Ω05RAD/S,角加速度為零，求當(dāng)J60o時(shí)，小環(huán)M的速度和加速度。,解,動(dòng)點(diǎn)－小環(huán)M，動(dòng)系－固連于折桿OBC,絕對(duì)速度沿OA，大小未知,相對(duì)速度沿BC，大小未知,作速度平行四邊形,,,,求加速度,絕對(duì)加速度沿OA，大小未知,相對(duì)加速度沿BC，大小未知,將,向X軸投影得到,81、圖示橢圓規(guī)尺AB由曲柄OC帶動(dòng)，曲柄以角速度WO繞O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。如OCBCACR，并取C為基點(diǎn)，求橢圓規(guī)尺AB的平面運(yùn)動(dòng)方程。,基點(diǎn)為C，△OBC為等腰三角形。,解,85、如圖所示，在篩動(dòng)機(jī)構(gòu)中，篩子的擺動(dòng)是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)所帶動(dòng)，已知曲柄OA的轉(zhuǎn)速NOA40R/MIN,OA03M,當(dāng)篩子BC運(yùn)動(dòng)到與點(diǎn)O在同一水平線上時(shí)，∠BAO90O。求此瞬時(shí)篩子BC的速度。,解,OA定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AB平面運(yùn)動(dòng)，BC平動(dòng),,由速度投影定理得到,此題也可采用基點(diǎn)法和瞬心法,解,O1A、O2B定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，ABD平面運(yùn)動(dòng),作速度平行四邊形,,,,,解,OA和CDE定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AB、BC與EF平面運(yùn)動(dòng)，B、F平動(dòng),（1）研究AB,由點(diǎn)A與點(diǎn)B的速度方向可知AB作瞬時(shí)平動(dòng),（2）研究BC,D點(diǎn)為BC的速度瞬心,（3）研究CDE,（4）研究EF，由E、F兩點(diǎn)速度方位可確定其瞬心P,,,OA定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AB、BC平面運(yùn)動(dòng)。,首先求速度,解,（1）研究AB,,,,AB的速度瞬心為P1,（2）研究BC,BC的速度瞬心為P2,,（1）研究AB,,作加速度矢量分析圖,,將,向AB軸上投影，得到,解得,（1）研究BC,作加速度矢量分析圖,,,,將,向BC軸上投影，得到,822、圖示直角剛性桿，ACCB05M。設(shè)在圖示瞬間，兩端滑塊沿水平與鉛垂軸的加速度如圖，大小分別為AA1M/S2,AB3M/S2,求這時(shí)直角桿的角速度和角加速度。,取B點(diǎn)為基點(diǎn),解,作加速度矢量分析圖,,,,向AB及其垂直方向投影，得到,解得,822、曲柄OA以加速度W2RAD/S繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)等邊三角板ABC作平面運(yùn)動(dòng)。板上點(diǎn)B與桿O1B鉸接，點(diǎn)C與套管鉸接，而套管可在繞軸O2轉(zhuǎn)動(dòng)的桿O2D上滑動(dòng)，如圖所示，已知OAABO2C1M,當(dāng)OA水平、AB與O2D鉛直、O1B與BC在同一直線上時(shí)求桿O2D的角速度。,,,解,1、研究ABC,速度瞬心為P,2、以C點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)，動(dòng)系固結(jié)在O2D上,,,,,825、平面機(jī)構(gòu)的曲柄OA長(zhǎng)為2L，以勻角速度WO繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖示位置時(shí)，ABBO，并且∠OAD90o。求此時(shí)套筒D相對(duì)于桿BC的速度和加速度。,解,一、求速度,OA定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AD平面運(yùn)動(dòng)，BC平動(dòng)。,1、研究AD,,,速度瞬心為P,2、研究OA與滑塊B,取動(dòng)點(diǎn)為滑塊B，動(dòng)系固連于OA,作速度平行四邊形,,,,3、研究BC與滑塊D,取動(dòng)點(diǎn)為滑塊D，動(dòng)系固連于BC,作速度矢量分析圖,二、求加速度,1、研究AD,作加速度矢量分析圖,,,將,向AD軸上投影，得到,解得,2、研究OA與滑塊B,作加速度矢量分析圖,,將,向AC方向投影，得,BC桿加速度為,3、研究BC與滑塊D,取動(dòng)點(diǎn)為滑塊D，動(dòng)系固連于BC,作加速度矢量分析圖,94、在圖示離心澆注裝置中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)支承輪A，B作同向轉(zhuǎn)動(dòng)，管模放在兩輪上靠摩擦傳動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。使鐵水澆入后均勻地緊貼管模的內(nèi)壁而自動(dòng)成型，從而得到質(zhì)量密實(shí)的管形鑄件。如已知管模內(nèi)徑D400MM，試求管模的最低轉(zhuǎn)速N。,,解,取一滴鐵水研究，如圖所示。,根據(jù)牛頓第二定律，有,鐵水不脫離管壁的條件為,FN≥0,對(duì)于任意角度均應(yīng)成立，則有,1012、物體由高度H處以速度V0水平拋出，如圖所示，空氣阻力可視為速度的一次方成正比，即F－KMV，其中M為物體的質(zhì)量，V為物體的速度，K為常系數(shù)。求物體的運(yùn)動(dòng)方程和軌跡。,解,將物體視為質(zhì)點(diǎn)，受力如圖所示。,根據(jù)牛頓第二定律，有,即,解得運(yùn)動(dòng)方程為,消去時(shí)間參數(shù)T后，得物體的軌跡方程為,114、圖示水平面上放一均質(zhì)三棱柱A，在其斜面上又放一塊均質(zhì)三棱柱B。兩三棱柱的橫截面均為直角三角形。三棱柱A的質(zhì)量MA為三棱柱B質(zhì)量MB的三倍，其尺寸如圖所示。設(shè)各處磨擦不計(jì)，初始時(shí)系統(tǒng)靜止。求當(dāng)三棱柱B沿三棱柱A滑下接觸到水平面時(shí)，三棱柱A移動(dòng)的距離。,解,選兩物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象。,水平方向動(dòng)量守恒,運(yùn)動(dòng)分析,設(shè)大三角塊速度為V,小三角塊相對(duì)大三角塊速度為，,則小三角塊的速度為,由水平方向動(dòng)量守恒及初始靜止；得,解法二,外力沿水平方向的分力為零，則質(zhì)心沿水平方向守恒，且初始時(shí)系統(tǒng)靜止，所以系統(tǒng)質(zhì)心的位置坐標(biāo)XC保持不變。,117、圖示橢圓規(guī)尺AB的質(zhì)量為2M1,曲柄OC的質(zhì)量為M1，而滑塊A和B的質(zhì)量均為M2。已知OCACCBL；曲柄和尺的質(zhì)心分別在其中點(diǎn)上；曲柄繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度W為常量。當(dāng)開始時(shí)，曲柄水平向右，求此時(shí)質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量。,解,AB作平面運(yùn)動(dòng),方法2,速度瞬心為P,,,,開始時(shí),OC水平時(shí),方法2,AB桿的速度瞬心為P,1111、圖示曲柄滑桿機(jī)構(gòu)中，曲柄以等角速度W繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。開始時(shí)，曲柄OA水平向右。已知曲柄的質(zhì)量為M1，滑塊A的質(zhì)量為M2，滑桿的質(zhì)量為M3，曲柄的質(zhì)心在OA的中點(diǎn)，OAL；滑桿的質(zhì)心在點(diǎn)C。求（1）機(jī)構(gòu)質(zhì)量中心的運(yùn)動(dòng)方程；（2）作用在軸O的最大水平約束力。,選系統(tǒng)為研究對(duì)象,解,曲柄OA的質(zhì)心坐標(biāo)為,,滑塊A的質(zhì)心坐標(biāo)為,,滑桿CD的質(zhì)心坐標(biāo)為,,,,,機(jī)構(gòu)質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程為,,,,,進(jìn)行受力分析,根據(jù)題意，可不畫出垂直方向的力,在水平方向應(yīng)用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理,解得,,1113、水流以速度V02M/S流入固定水道，速度方向與水平面成90o角，如圖所示。水流進(jìn)口截面積為002M2,出口速度V14M/S，它與水平面成30o角。求水作用在水道壁上的水平和鉛直的附加壓力。,附加動(dòng)約束力為,解,附加動(dòng)反力與附加動(dòng)約束力大小相等，方向相反。,A,112、無重桿OA以角速度WO繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量M25KG、半徑R200MM的均質(zhì)圓盤以三種方式安裝于桿OA的點(diǎn)A。在圖A中圓盤與桿OA焊接在一起；在圖B中，圓盤與桿OA在點(diǎn)A鉸接，且相對(duì)桿OA以角速度WR逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；在圖C中，圓盤相對(duì)桿OA以角速度WR順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。已知WOWR4RAD/S，計(jì)算在此三種情況下，圓盤對(duì)軸O的動(dòng)量矩。,解,輪A定軸轉(zhuǎn)動(dòng),B,輪A平面運(yùn)動(dòng)。,C,輪A平面運(yùn)動(dòng)。,124、一半徑為R、質(zhì)量為M1的均質(zhì)圓盤，可繞通過其中心O的鉛直軸無摩擦地旋轉(zhuǎn)，如圖所示，一質(zhì)量為M2的人在盤上由點(diǎn)B按規(guī)律S1/2AT2沿半徑為R的圓周行走。開始時(shí)，圓盤和人靜止。求圓盤的角速度和角加速度。,解,人和盤組成的系統(tǒng)所受外力均垂直方向，對(duì)過O點(diǎn)的鉛垂軸的矩為零。,設(shè)圓盤角速度為W，人的絕對(duì)速度為VA,由動(dòng)量矩定理,115、如圖所示兩輪的半徑各為R1和R2,其質(zhì)量各為M1和M2，兩輪以膠帶相連接，各繞兩平行的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如在第一個(gè)帶輪上作用矩為M的主動(dòng)力偶，在第二個(gè)帶輪上作用矩為M′的阻力偶。帶輪可視為均質(zhì)圓盤，膠帶與輪間無滑動(dòng)，膠帶質(zhì)量略去不計(jì)。求第一個(gè)帶輪的角加速度。,解,受力分析和運(yùn)動(dòng)分析如圖所示,輪1由動(dòng)量矩定理,輪2由動(dòng)量矩定理,聯(lián)立解得,1112、重物A質(zhì)量為M1，系在繩子上，繩子跨過不計(jì)質(zhì)量的固定滑輪D，并繞在鼓輪B上，如圖所示。由于重物下降，帶動(dòng)了輪C，使它沿水平軌道只滾不滑。設(shè)鼓輪半徑為R，輪C的半徑為R，兩者固連在一起，總質(zhì)量為M2，對(duì)于其水平軸O的回轉(zhuǎn)半徑為R。求重物A的加速度。,解,受力及運(yùn)動(dòng)分析如圖所示。,（1）研究重物A,（2）研究鼓輪,因鼓輪作純滾動(dòng),聯(lián)合求解得,1114、均質(zhì)圓柱體A的質(zhì)量為M，在外圓上繞以細(xì)繩，繩的一端B固定不動(dòng)，如圖所示。當(dāng)BC鉛垂時(shí)圓柱下降，其初速度為零。求當(dāng)圓柱體的軸心降落了高度H時(shí)軸心的速度和繩子的張力。,解,研究圓柱體A,受力分析并建立坐標(biāo)系,根據(jù)剛體平面運(yùn)動(dòng)微分方程，有,解得,1128、均質(zhì)圓柱體A和B的質(zhì)量均為M，半徑為R，一繩纏在繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱A上，繩的另一端繞在圓柱B上，直線繩段鉛垂，如圖所示。摩擦不計(jì)。求（1）圓柱體B下落時(shí)質(zhì)心的加速度；（2）若在圓柱體A上作用一逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，矩為M的力偶，試問在什么條件下圓柱體B的質(zhì)心加速度將向上。,解,A、B兩圓柱體分別做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng),分別對(duì)兩輪進(jìn)行分析,對(duì)圓柱體A，有,對(duì)圓柱體B，有,根據(jù)加速度合成定理，有,解得,對(duì)圓柱體A，有,對(duì)圓柱體B，有,由以上方程得,欲使A0，必須滿足,123、如圖所示，用跨過滑輪的繩子牽引質(zhì)量為2KG的滑塊A沿傾角為30O的光滑斜槽運(yùn)動(dòng)。設(shè)繩子拉力F20N。計(jì)算滑塊由位置A到位置B時(shí)，重力與拉力F所作的總功。,解,重力作功,拉力作功,總功為,125、自動(dòng)彈射器如題135圖放置，彈簧在未受力時(shí)的長(zhǎng)度為200MM，恰好等于筒長(zhǎng)。欲使彈簧改變10MM，需力2N。如彈簧被壓縮到100MM，然后讓質(zhì)量為30G的小球自彈射器中射出。求小球離開彈射器筒口時(shí)的速度。,解,彈簧的剛度系數(shù)為,發(fā)射期間，彈簧力與重力分別作功,小球在發(fā)射前后的動(dòng)能分別為,由動(dòng)能定理,解得,126、平面機(jī)構(gòu)由兩勻質(zhì)桿AB，BO組成，兩桿的質(zhì)量均為M，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，在鉛垂平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在桿AB上作用一不變的力偶矩M，從題圖示位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦。求當(dāng)桿端A即將碰到鉸支座O時(shí)桿端A的速度。,,,解,AB作平面運(yùn)動(dòng),速度瞬心為P,在此過程中，力偶與重力作功為,動(dòng)能分別為,當(dāng)AB桿位于鉛直位置時(shí)，,由動(dòng)能定理,得到,1210、均質(zhì)連桿AB質(zhì)量為4KG，長(zhǎng)L600MM。均質(zhì)圓盤質(zhì)量為6KG，半徑R100MM。彈簧剛度為K2N/MM，不計(jì)套筒A及彈簧的質(zhì)量。如連桿在圖示位置被無初速釋放后，A端沿光滑桿滑下，圓盤作純滾動(dòng)。求（1）當(dāng)AB達(dá)到水平位置而接觸彈簧時(shí)，圓盤與連桿的角速度；（2）彈簧的最大壓縮量D。,解,（1）以系統(tǒng)為研究對(duì)象,AB達(dá)到水平位置時(shí)，B為速度瞬心,應(yīng)用動(dòng)能定理，有,解得,（2）設(shè)最大壓縮量為D,此時(shí)系統(tǒng)再次靜止,應(yīng)用動(dòng)能定理，有,解得,1312、如圖示帶式運(yùn)輸機(jī)的輪B受恒力偶M的作用，使膠帶運(yùn)輸機(jī)由靜止開始運(yùn)動(dòng)。若被提升物體A的質(zhì)量為M1,輪B和輪C的半徑均為R,質(zhì)量均為M2，并視為均質(zhì)圓柱。運(yùn)輸機(jī)膠帶與水平線成角Θ，它的質(zhì)量忽略不計(jì)，膠帶與輪之間沒有相對(duì)滑動(dòng)。求物體A移動(dòng)距離S時(shí)的速度和加速度。,解,在此過程中，力偶與重力作功,在此過程前后，動(dòng)能分別為,由動(dòng)能定理,得到,對(duì)式⑴求導(dǎo)得到,1214、如圖所示水平均質(zhì)細(xì)桿質(zhì)量為M，長(zhǎng)為L(zhǎng)，C為桿的質(zhì)心。桿A處為光滑鉸支座，B端為一掛鉤，如圖所示，如B端突然脫落，桿轉(zhuǎn)到沿垂位置時(shí)，問B值多大能使桿有最大角速度,解,取系統(tǒng)為研究對(duì)象,,勢(shì)能改變?yōu)镸GB,由機(jī)械能守恒定律，得,,,,解得,令,,,得,,132、如圖所示汽車總質(zhì)量為M，以加速度A作水平直線運(yùn)動(dòng)，汽車質(zhì)心G離地面的高度為H，汽車的前后軸到通過質(zhì)心垂線的距離分別等于C和B。求其前后輪的正壓力；又，汽車應(yīng)如何行駛能使前后輪的壓力相等,解,虛加慣性力，作受力圖,A,B,列力矩方程,解得,當(dāng)FN1FN2時(shí)GBAHGCAH,136、圖示長(zhǎng)方形均質(zhì)平板，質(zhì)量為27KG，由兩個(gè)銷A和B懸掛。如果突然撤去銷B，求在撤去銷B瞬時(shí)平板的角加速度和銷A的約束力。,解,虛加慣性力，作受力圖,列平衡方程,解得,1310、如圖所示，輪軸質(zhì)心位于O處，對(duì)軸O的轉(zhuǎn)動(dòng)慣重為JO。在輪軸上系有兩個(gè)質(zhì)量各為M1和M2的物體，若此輪軸以順時(shí)針轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)，求輪軸的角加速度A和軸承O的動(dòng)約束力。,解,虛加慣性力，作受力圖,解得,列平衡方程,附加動(dòng)約束力為,1311、如圖所示，質(zhì)量為M1的物體A下落時(shí)，帶動(dòng)質(zhì)量為M2的均質(zhì)圓盤B轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)支架和繩子的重量及軸上的摩察，BCA，盤B的半徑為R。求固定端C的約束力。,解,虛加慣性力，作受力圖,（1）研究圓盤和重物,解得,（2）研究整體,虛加慣性力，作受力圖,解得,

簡(jiǎn)介：§10動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程及其應(yīng)用,一動(dòng)量方程,由質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定律,有,或,,,瞬態(tài)力,穩(wěn)態(tài)力,包括壓力、重力等，為控制體上的合力,,簡(jiǎn)化取管內(nèi)流體為控制體,1定常流，控制體內(nèi)動(dòng)量沒有變化，只有從控制面上流入、流出的動(dòng)量,2一元管流,不計(jì)質(zhì)量力,3流體不可壓，并用斷面平均速度代入,,密度在各斷面上均布，積分上式,Β動(dòng)量修正系數(shù),不可壓且取,簡(jiǎn)化速度符號(hào),在定常流動(dòng)中，單位時(shí)間內(nèi)，從控制面流出、流入的動(dòng)量差，等于作用在控制體上的和外力。,有,應(yīng)用時(shí)，采用分量形式,方程的物理意義,2在計(jì)算過程中所涉及的壓力項(xiàng)要用相對(duì)壓力。,應(yīng)用動(dòng)量方程時(shí)要注意,1為和外力，在計(jì)算時(shí)要分別寫出各項(xiàng)力。,二動(dòng)量矩方程,可采用推導(dǎo)動(dòng)量方程的方法導(dǎo)出動(dòng)量矩方程。,,進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到適用式子。也可利用動(dòng)量方程，直接導(dǎo)出結(jié)果。,標(biāo)量形式,,V1,,,,,,,,,,,,,V2,R1,R2,分別與R2、R1垂直。,,,V2U,V1U,例1水流對(duì)彎管的作用力,密度為Ρ的不可壓流體定常地在圖示水平安裝的收縮彎管中流動(dòng)，流體出口速度方向與進(jìn)口速度方向夾角為Α。,已知進(jìn)口物理量為,出口物理量為,求流體對(duì)彎管在水平面內(nèi)的作用力。,,解首先取控制體蘭色虛線所示，求出控制體上受到管壁的作用力，管壁受力與此大小相等，方向相反。,1,1,2,2,P1,P2,R,RX,RY,,控制體,例2水流對(duì)于噴嘴的作用力,,如圖，消防管路直徑D200MM，末端噴嘴的出口直徑D50MM，噴嘴和管路用法蘭盤連接，其上裝有四個(gè)螺栓，求當(dāng)流量時(shí)，螺栓上所受到的拉力。,,,,,,,,,P1,R,RY,RX,,取噴嘴內(nèi)流體為控制體,例3射流對(duì)平板和葉片的作用力,QΑA，垂直與紙面方向厚度取1求1）分流量Q1和Q22射流對(duì)平板的沖擊力。,不可壓理想平面射流沖擊固定擋板，如圖示。假定流動(dòng)定常，重力和損失不計(jì)，已知總流量,,,Y,X,,,,,,RX,V1,V2,取射流為控制體,,X,例使帶有傾斜光滑平板的小車逆著射流的方向以速度U移動(dòng)，若射流噴嘴固定不動(dòng)，射流斷面為A，流速為V,不計(jì)小車,與地面的摩擦力，求推動(dòng)小車所需的功率。,,例如圖，用板蓋住直徑125MM的孔，若要保證水不泄漏，H需要多大,V3,例旋轉(zhuǎn)噴水裝置兩臂不等，L11M，L2＝15M，若噴口直徑D＝25MM，每個(gè)噴口流量Q＝3L/S，不計(jì)摩擦力矩，求轉(zhuǎn)速N＝,例如圖為水平Y(jié)形管，主管直徑為180MM，支管直徑分別為120MM和60MM，角度分別為45°、60°。若已知主管流量為,V3,支管流量分別為,的讀數(shù)為試計(jì)算要保持Y形管不動(dòng)，在X、Y方向需加多大的力,和,壓力表,本章小結(jié),質(zhì)量守恒，牛頓第二定律，能量守恒原理是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的普遍原理。上述基本原理的原始形式都是對(duì)確定的物質(zhì)而言的，在流體力學(xué)中，就是對(duì)確定的一團(tuán)流體而言的。但由于流體運(yùn)動(dòng)的特殊性，往往將這些原理直接應(yīng)用于一個(gè)確定的空間。也就是把確定的空間體積作為研究對(duì)象。這種研究方法通常稱為歐拉法,控制體的表面是控制面，通常控制面選取應(yīng)包括所研究的邊界面；全部或部分物理量已知的面；流面。,,歐拉法的關(guān)鍵是選擇好控制體，控制體的選擇原則上是任意的，但實(shí)際解題中若控制體選擇恰當(dāng)，則解題方便。,許多流體動(dòng)力學(xué)問題需要求流體和固體的相互作用力，這就要用動(dòng)量定理，其解題步驟可概括如下選擇控制體；建立坐標(biāo)系；分別寫出沿某個(gè)坐標(biāo)方向的動(dòng)量方程；求解。在求解時(shí)往往還要用到連續(xù)方程及伯努利方程。,

簡(jiǎn)介：【奧鵬】大連理工大學(xué)大工19秋工程力學(xué)（一）在線作業(yè)1試卷總分100得分100第1題極限應(yīng)力與安全系數(shù)的比值稱為（）。A、許用應(yīng)力B、最大應(yīng)力C、強(qiáng)度D、剛度正確答案A第2題下列哪個(gè)現(xiàn)象不是低碳鋼材料拉伸試驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象（）。A、屈服B、強(qiáng)化C、頸縮D、斜截面拉斷正確答案D第3題作用在桿件上的外力，如果其作用線與桿的軸線重合，則稱為（）。A、彎矩荷載B、剪力C、軸向荷載D、均布荷載正確答案C第4題剛體在兩個(gè)外力作用下平衡的（）條件為此二力等值、反向、共線。A、充要B、充分C、必要D、以上均不對(duì)正確答案A第5題剛體上共面且不平行的三個(gè)力若平衡，則此三力的作用線必（）。A、匯交于一點(diǎn)B、平行C、垂直D、以上都不對(duì)正確答案A第6題下列關(guān)于力偶性質(zhì)的說法中，表述不正確的是（）。A、力偶無合力第12題桿件在外力作用下的基本變形形式有（）。A、軸向拉伸或壓縮B、剪切C、扭轉(zhuǎn)D、彎曲正確答案ABCD第13題通常，扭矩正負(fù)號(hào)的判斷使用的方法為左手螺旋法則。A、錯(cuò)誤B、正確正確答案A第14題構(gòu)件的許用應(yīng)力等于極限應(yīng)力除以安全因數(shù)。A、錯(cuò)誤B、正確正確答案B第15題作用在剛體上的力沿其作用線移動(dòng)到剛體內(nèi)任一點(diǎn)，力對(duì)剛體的作用效應(yīng)不會(huì)改變。A、錯(cuò)誤B、正確正確答案B第16題切應(yīng)力互等定理只適用于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。A、錯(cuò)誤B、正確正確答案A第17題在作用于剛體上的任一力系中加上或減去任意平衡力系，都不改變?cè)瓉砹ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。A、錯(cuò)誤B、正確正確答案B第18題合力在某軸上的投影等于力系中各分力在同一軸上投影的矢量和。A、錯(cuò)誤B、正確

簡(jiǎn)介：1,無機(jī)及分析化學(xué)第5章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ),?B可為整數(shù)，也可為分?jǐn)?shù)。,51基本概念,511化學(xué)計(jì)量數(shù)和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度,對(duì)任一反應(yīng)AA＋BBDD＋EE,,,1化學(xué)計(jì)量數(shù),D?DNB/?B或DNB?BD?,2反應(yīng)進(jìn)度?單位MOL,511化學(xué)計(jì)量數(shù)和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度,或???NB/?B或?NB?B??,當(dāng)??1MOL時(shí)，?NB?B。,例如3H2GN2G2NH3G??1MOL?NH23MOL，?NN21MOL，?NNH32MOL。即當(dāng)3MOLH2與1MOLN2完全反應(yīng)，生成2MOLNH3時(shí)，??1MOL,,?當(dāng)??1MOL時(shí)，可以理解為反應(yīng)按照所給定的反應(yīng)式的計(jì)量系數(shù)進(jìn)行了1MOL反應(yīng)。,511化學(xué)計(jì)量數(shù)和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度,2熱力學(xué)概念中的每摩爾反應(yīng)是指按反應(yīng)方程式??1MOL的反應(yīng)；其對(duì)應(yīng)的熱、功、熱力學(xué)能等，單位為JMOL1或KJMOL1，并在熱力學(xué)能等符號(hào)的右下角標(biāo)注“M”。,注意1使用反應(yīng)進(jìn)度?與選取組分無關(guān)，但與方程式的寫法有關(guān)。,3用單位時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)度表達(dá)反應(yīng)速率時(shí)，參與反應(yīng)各物質(zhì)的反應(yīng)速率均相等。,,熱力學(xué)定量的研究能量相互轉(zhuǎn)化過程中所遵循規(guī)律的學(xué)科。化學(xué)熱力學(xué)應(yīng)用熱力學(xué)基本原理研究化學(xué)現(xiàn)象以及與化學(xué)有關(guān)的物理現(xiàn)象、研究化學(xué)反應(yīng)的方向及限度的學(xué)科。,,51基本概念,系統(tǒng)作為研究對(duì)象的那部分物資或空間。環(huán)境系統(tǒng)以外與系統(tǒng)相關(guān)的其它物資或空間。,512系統(tǒng)和環(huán)境,敞開系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間既有能量傳遞，又有物質(zhì)傳遞。封閉系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間有能量傳遞，但無物質(zhì)傳遞。隔離孤立系統(tǒng)系統(tǒng)和環(huán)境間既無能量傳遞，又無物質(zhì)傳遞。,,系統(tǒng)環(huán)境,,,,,,MATTERH2O,HEATFLOW,系統(tǒng)和環(huán)境,HEATFLOW,敞開系統(tǒng),封閉系統(tǒng),孤立系統(tǒng),熱力學(xué)中，我們主要研究封閉系統(tǒng)。,513狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù),氣體的狀態(tài)可由溫度T、壓力P、體積V及各組分的物質(zhì)的量N等宏觀性質(zhì)確定,1、狀態(tài)系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的總和,2、狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)中用以說明系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量，稱為狀態(tài)函數(shù)。,,狀態(tài)函數(shù)特點(diǎn),狀態(tài)函數(shù)只要有一個(gè)變化，系統(tǒng)的狀態(tài)也發(fā)生變化,概括為異途同歸，值變相等，周而復(fù)始，數(shù)值還原。,其大小只取決于狀態(tài)本身。狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)確定。,狀態(tài)函數(shù)變量只與系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與變化的途徑無關(guān)。即。,,513狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù),1、過程系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的經(jīng)過稱為過程。過程分類1定溫過程T1T2T環(huán)或?T02定壓過程P1P2P環(huán)或?P03定容過程V1V2或?V04絕熱過程Q0，系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有熱交換5循環(huán)過程。特點(diǎn)一切狀函的改變值均為零,514過程和途徑,,,2、途徑完成某過程的具體路線和方式，稱為途徑。常用?表示途徑，由始態(tài)指向終態(tài)。如T20?C_等壓，升溫T30?C可說，系統(tǒng)由T20?C的始態(tài)變化到T30?C終態(tài)的“過程”，是由等壓、升溫“途徑”完成的。,,513過程和途徑,結(jié)論只要系統(tǒng)的始終態(tài)一定，無論系統(tǒng)變化的途徑如何，其狀態(tài)函數(shù)的變化值是相同的。,,,2、功W除熱以外的其他的能量傳遞形式稱為功。單位J。熱力學(xué)規(guī)定系統(tǒng)從環(huán)境得功為正W?0、對(duì)環(huán)境作功為負(fù)W?0。體積功是系統(tǒng)體積變化所對(duì)外作的功。W體P外??V非體積功W非電功、機(jī)械功、表面功等。,,1、熱Q是系統(tǒng)與環(huán)境間存在溫度差而引起的能量傳遞。單位J。熱力學(xué)規(guī)定系統(tǒng)從環(huán)境吸熱為正Q?0、向環(huán)境放熱為負(fù)Q?0。,521熱和功,52熱力學(xué)第一定律,不能說系統(tǒng)含有多少熱和功，只能說系統(tǒng)在變化過程中作了功或吸收了熱。溫度高的物體可說具有較高能量，但不能說系統(tǒng)具有較高熱量。熱和功都不是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，所以，若途經(jīng)不同，即使始、終態(tài)相同，熱和功的值也不會(huì)相同與狀函的區(qū)別；故不能設(shè)計(jì)途經(jīng)計(jì)算熱和功。,注意,521熱和功,3、熱和功都不是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)途徑函數(shù),1熱力學(xué)能U內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)部一切能量的總和。包括分子平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、位能、核能、鍵能等。單位J或KJ。2特點(diǎn)熱力學(xué)能U內(nèi)能是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)一定時(shí)，熱力學(xué)能U有確定值U不能測(cè)；熱力學(xué)能的改變值?U只與始、終態(tài)有關(guān)?U可計(jì)算。,52熱力學(xué)第一定律,522熱力學(xué)能U內(nèi)能,,,,,熱力學(xué)第一定律即能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。數(shù)學(xué)表達(dá)式?UQW對(duì)封閉系統(tǒng)，若U1吸熱Q、從環(huán)境得功WU2則U2U1QW即?UU2U1QW,,注因?UQW，故熱和功的總和與途經(jīng)無關(guān)。對(duì)敞開系統(tǒng)，上式不成立；對(duì)孤立系統(tǒng)，?U0,523熱力學(xué)第一定律,1定容熱QV封閉系統(tǒng)、W非0、定容W體0由?UQW有?UQV,53熱化學(xué),531反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變,化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)指系統(tǒng)在不做非體積功的定溫（始態(tài)與終態(tài)反應(yīng)溫度相同）反應(yīng)過程中所放出或吸收的熱量。,物理意義恒容反應(yīng)熱等于化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)能變。,此條件下，定容熱QV與?U數(shù)值相當(dāng)，但性質(zhì)不同,?UQWQPP?VQP?UP?VU2U1P2V2P1V1QPUPV2UPV1即QP?UPV定義HUPVH叫做系統(tǒng)的焓則?HQP此條件下，定壓熱QP與?H數(shù)值相當(dāng)，但性質(zhì)不同,2定壓熱QP封閉系統(tǒng)、W非0、定壓P1P2P外,531反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變,3焓H焓定義為HUPV，是狀態(tài)函數(shù)的組合，故焓H是狀態(tài)函數(shù)。單位J或KJ,2雖然?HQP是在封閉系統(tǒng)、W非0、定壓過程得出的，但焓是狀態(tài)函數(shù)，在任何過程中都可能有焓的變化，只是?H?QP，需另行計(jì)算,注意1焓定義為HUPV，不能從?HQP理解為“焓是系統(tǒng)的熱量”、也不能理解為“QP是狀態(tài)函數(shù)”此條件下，QP與?H數(shù)值相當(dāng)，但性質(zhì)不同。,焓的物理意義在此條件下，系統(tǒng)吸收的熱量完全用于增加系統(tǒng)的焓。,531反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變,,4摩爾反應(yīng)焓變?RHM?RH/??單位JMOL1或KJMOL1注意反應(yīng)的摩爾焓變?RHM也與反應(yīng)式書寫有關(guān)。,5摩爾反應(yīng)熱力學(xué)能變?RUM?RU/??,6?RHM和?RUM關(guān)系,531反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變,P85【例51】2MOL氫氣和1MOL氧氣在373K和100KPA下反應(yīng)生成水蒸氣，放出4836KJ的熱量。求生成1MOL水蒸氣時(shí)的ΔRHM和ΔRUM。,,,,解①2H2GO2G2H2OGQ14836KJMOL1②H2G1/2O2GH2OGQ22418KJMOL1,,書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的問題P86,532熱化學(xué)方程式,注明物質(zhì)的物態(tài)G、L、S或濃度，如果固態(tài)物質(zhì)有幾種晶型，應(yīng)注明晶型P有白磷、紅磷，C有金剛石、石墨等,反應(yīng)熱的數(shù)值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。,熱力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度T及標(biāo)準(zhǔn)壓力100KPA下的狀態(tài)。,533反應(yīng)焓的計(jì)算,注意標(biāo)準(zhǔn)態(tài)只規(guī)定了壓力P?，而沒有指定溫度IUPAC推薦選擇29815K作為參考溫度。29815K，可略寫；其它溫度，應(yīng)注明。,氣體溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P?P?100KPA下的純氣體。混合氣體該氣體的分壓為P?的狀態(tài)。純液體和純固體溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P?的純物質(zhì)。溶液中溶質(zhì)溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P?下，BB?B?1MOLKG1，稀的水溶液可為C?1MOLL1的溶液。,熱力學(xué)第一定律定壓時(shí)，?HQP；定容時(shí)，?UQV；而H、U都是狀態(tài)函數(shù)，故QP和QV只與反應(yīng)的始、終態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)。,,“定壓或定容條件下的任意化學(xué)反應(yīng)，在不做其它功時(shí)，不論是一步完成的還是幾步完成的，其反應(yīng)熱的總值相等。”是俄國化學(xué)家蓋斯經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的規(guī)律。,2蓋斯定律,533反應(yīng)焓的計(jì)算,,,注意條件定壓或定容、W非0、設(shè)計(jì)途徑的始、終態(tài)與原反應(yīng)相同。相同聚集態(tài)、相同晶型、相同條件的反應(yīng)式才能相加減?？稍诜磻?yīng)式兩側(cè)同乘除某數(shù)，但?RHM?也應(yīng)同乘除某數(shù)。,意義對(duì)于難以測(cè)定的反應(yīng)的熱效應(yīng)，可設(shè)計(jì)始、終態(tài)相同的其它可測(cè)、可查的途徑代替計(jì)算。,2蓋斯定律,3標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓在溫度T通常為298K、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由元素指定的參考單質(zhì)生成1MOL化合物或其它形式單質(zhì)的反應(yīng)熱。單位KJMOL1,533反應(yīng)焓的計(jì)算,,C石墨O2GCO2G?RHM??FHM?CO2，G）,元素指定的參考單質(zhì)通常為常溫常壓下最穩(wěn)定單質(zhì)如H2G,O2G,BR2L,NAS,C石墨例外P白。元素指定的參考單質(zhì)的?FHM?0。1MOL該物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)為1。水合離子的?FHM?，?FHM?H，AQ0。,4標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓?CHM?在溫度T通常為298K、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，1MOL物質(zhì)完全燃燒生成相同溫度下指定產(chǎn)物的反應(yīng)熱。單位KJMOL1,533反應(yīng)焓的計(jì)算,完全燃燒的指定產(chǎn)物元素CHSNX指定產(chǎn)物CO2GH2OLSO2GN2GHXAQ指定的燃燒產(chǎn)物的?CHM?0。1MOL物質(zhì)燃燒物的系數(shù)應(yīng)為1，例如,?FHM?有正、負(fù)，計(jì)算時(shí)注意。溫度對(duì)H有影響，但對(duì)?RHM?影響可忽略。,【例52】寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式生成反應(yīng)的燃燒反應(yīng)的生成反應(yīng),533反應(yīng)焓的計(jì)算,,,2由?CHM?計(jì)算?RHM?,3由蓋斯定律計(jì)算?RHM?,533反應(yīng)焓的計(jì)算,5標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算1由?FHM?計(jì)算?RHM?AABBDDEE,533反應(yīng)焓的計(jì)算,【例53】實(shí)驗(yàn)測(cè)得B4CS的燃燒熱,利用已知化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，計(jì)算。,,解燃燒反應(yīng)01272839351,533反應(yīng)焓的計(jì)算,【例54】已知①②計(jì)算,,,,,,,解先寫出CUO的生成反應(yīng)③,1/2①②③故,,自發(fā)過程在一定條件下，無需外界作功就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。,自發(fā)過程的特點(diǎn)自發(fā)過程不需要環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功就能自動(dòng)進(jìn)行，并可以用來對(duì)環(huán)境做有用功。自發(fā)過程的逆過程是非自發(fā)的。具有限度達(dá)平衡狀態(tài)與條件有關(guān)條件改變或外界做功，自發(fā)過程的方向可能改變。能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，其反應(yīng)速率并不一定很大。,54化學(xué)反應(yīng)的方向,541化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性,熵S是系統(tǒng)混亂度的量度。系統(tǒng)的混亂度越大，熵值也就越大。熵是狀態(tài)函數(shù)。熱力學(xué)規(guī)定（任何純凈的完美晶體物質(zhì)在0K時(shí)的熵值等于0）規(guī)定熵（絕對(duì)熵）某物質(zhì)純晶體從0K升高T時(shí)的熵變。標(biāo)準(zhǔn)摩爾（規(guī)定）熵1摩爾純物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的規(guī)定熵。單位標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變計(jì)算,542化學(xué)反應(yīng)的熵變簡(jiǎn)介,,,,,注意1熵是體系的狀態(tài)函數(shù)。,2熵與溫度成正比，氣體的熵與壓力成反比。,3同一物質(zhì)，SG＞SL＞SS。,4同類型物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜熵值越大。如SC3H8SC2H6SCH4,5化學(xué)反應(yīng)，若反應(yīng)后氣體分子數(shù)增加了，則該反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)，反之則反。,542化學(xué)反應(yīng)的熵變,542化學(xué)反應(yīng)的熵變,【例55】定性判斷下列反應(yīng)的熵變的符號(hào)（1）（2）（3）食鹽溶于水（4）活性炭吸附CO（G）,如前所述，研究自發(fā)過程，有如下規(guī)律系統(tǒng)自發(fā)趨向于取得最低能量狀態(tài)?H?0，焓減自發(fā)過程趨向于取得最大混亂度?S?0，熵增10?C水結(jié)冰是自發(fā)過程，是焓減熵減例外；KNO3自動(dòng)溶于水，是焓增熵增例外；另外，CACO3常溫、常壓不能分解，但高溫能分解，說明溫度對(duì)自發(fā)過程的方向也有影響；,在等溫過程中?G?HT?S吉布斯赫姆霍茲方程?RGM?RHM?T?RSM?RGM??RHM??T?RSM?,GHTS,所以，H、S、T都是與自發(fā)過程的方向有關(guān)的因素，但都不能單獨(dú)作為自發(fā)過程方向的判據(jù)，只有將焓減、熵增及溫度綜合考慮，才能得出正確結(jié)論。因此，吉布斯美引入新的狀態(tài)函數(shù)吉布斯函數(shù)吉布斯自由能G。,543化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,1吉布斯函數(shù)G,2吉布斯公式,3吉布斯自由能判據(jù)等溫、定壓、只作體積功W非0的封閉體系?G?0，過程自發(fā)進(jìn)行；?G0，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；?G?0，過程不能自發(fā)進(jìn)行。,543化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,,,,即等溫、定壓、只作體積功條件下的自發(fā)過程，總是向系統(tǒng)自由能減小的方向進(jìn)行或凡是自發(fā)過程，其系統(tǒng)的自由能都是減小的,最小自由能原理,3吉布斯自由能判據(jù),543化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,隨溫度變化較小；隨溫度變化較小；隨溫度變化大。,,,,等溫等壓下反應(yīng)自發(fā)性判斷,1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)方向的判斷由反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下吉布斯函數(shù)變（）判斷。,,（1）25℃時(shí)可由計(jì)算。,在一定溫度及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由元素指定的參考單質(zhì)生成1MOL某物質(zhì)時(shí)的吉布斯函數(shù),,（2）任意溫度時(shí)可由吉布斯公式計(jì)算。,,（3）由蓋斯定律計(jì)算。,543化學(xué)反應(yīng)方向的判斷,P92【例54】查表計(jì)算下列反應(yīng)的ΔRGΘM,并判斷反應(yīng)的自發(fā)性。,ΔFGΘM/KJMOL14651597860,,在29815K及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下反應(yīng)正向自發(fā),P93【例55】已知C2H5OHL＝C2H5OHG，查表計(jì)算1在298K和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，C2H5OHL能否自發(fā)地變成C2H5OHG2在373K和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，C2H5OHL能否自發(fā)地變成C2H5OHG3估算乙醇的沸點(diǎn),解查表得C2H5OHL＝C2H5OHG29815K/KJMOL1－27769－2351029815K/JK1MOL1160728270,,,29815K＝–1–27769＋–23510＝4259KJMOL1,,29815K＝–11607＋28270＝122JMOL1K1,1＝4259–298122103＝623KJMOL1,續(xù)【例55】,,,,1298K0，反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及298K時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行。,2373K＝4259–373122103＝–292KJMOL1,373K0，反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行,P95【例57】1000K，CS2H2GCH4G,現(xiàn)有與C混合的混合氣體,其組成為（1）1000K，100KPA時(shí)反應(yīng)的，CH4能否合成（2）1000K下，壓力需增加至多少時(shí)，CH4才能合成,解（1）,,,,故此條件下反應(yīng)不能正向進(jìn)行，即CH4不能合成。,,,續(xù)【例57】,（2）設(shè)總壓力需增大至P。,,,,即在1000K下，總壓力增至1611KPA以上，CH4不才能合成。,,反應(yīng)要正向進(jìn)行，需，則,解得,1可逆反應(yīng)在一定條件下，既可向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又可向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。EGCOGH2OGH2GCO2G不可逆反應(yīng)絕大多數(shù)反應(yīng)都可逆，極少數(shù)反應(yīng)在已知條件下的逆反應(yīng)進(jìn)行的速率極其微小，以至于可忽略，稱為不可逆反應(yīng)。EG2KCLO32KCL3O2↑加熱，MNO2催化,,55化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡,551可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡,,2化學(xué)平衡及特征化學(xué)平衡狀態(tài)在一定條件下，可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡特征A、動(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)還在進(jìn)行，只是正、逆反應(yīng)速率相等、濃度不在變化，稱為平衡濃度；B、有條件的平衡C、T、P有確定值，只要有一個(gè)被破壞，舊平衡就會(huì)打破，產(chǎn)生新平衡，稱為化學(xué)平衡移動(dòng)；C、化學(xué)平衡是可逆反應(yīng)的最終狀態(tài)，是反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。,552平衡常數(shù)及相關(guān)計(jì)算,1標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?在一定溫度下，任何可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各生成物相對(duì)濃度相對(duì)分壓以其計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物相對(duì)濃度相對(duì)分壓以其計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積的比值為一常數(shù)，稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?。,標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?的表達(dá)式與J相同，不同之處在于式中各組分的濃度或分壓均為平衡時(shí)的濃度或分壓。,1標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?,ΔRGMΔRG?MRTLNJ,化學(xué)反應(yīng)等溫方程式,ΔRGM＝0，則JK?,體系處于平衡狀態(tài)，,注意,單位為,,K?平衡常數(shù)的意義,（1）K?是化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)特征常數(shù)，標(biāo)志反應(yīng)進(jìn)行程度或趨勢(shì)，K?越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，但不能說明反應(yīng)速率大。K?1，不管從正反應(yīng)還是從逆反應(yīng)開始，都不能進(jìn)行到底。,（2）K?表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度是達(dá)到平衡時(shí)濃度，而不是起始濃度。,（3）K?與反應(yīng)的本性有關(guān)，與濃度無關(guān)。,（4）K?與溫度有關(guān)，T一定，是個(gè)定值，T升高，K?發(fā)生變化。,（5）活化能不影響K?值，K?不受催化劑的影響。,,,P97【例58】已知反應(yīng)COG＋H2OGCO2G＋H2G，在1123K時(shí)，為10，現(xiàn)將20MOLCO和30MOLH2O混合，并在該溫度下達(dá)平衡，試計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率。,平衡轉(zhuǎn)化率（又稱理論轉(zhuǎn)化率或最高轉(zhuǎn)化率）,,解設(shè)平衡時(shí)系統(tǒng)內(nèi)CO2物質(zhì)的量為X，則,CO2G＋H2GCOG＋H2OG起始Ｎ/MOL203000平衡Ｎ/MOL20－X30－XXX利用公式，將平衡分壓代入,,,解方程X002,CO的轉(zhuǎn)化率,,553多重平衡規(guī)則如果某反應(yīng)可以由幾個(gè)反應(yīng)相加或相減得到，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于幾個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積或商。方程式運(yùn)算平衡常數(shù)運(yùn)算－÷AA根據(jù)多重平衡規(guī)則，人們可用若干個(gè)已知反應(yīng)的平衡常數(shù)，按上述規(guī)則求得某些其他反應(yīng)的平衡常數(shù)，而無須一一通過實(shí)驗(yàn)求得。,,【例57】1已知，求①②③2已知，求。①②③②2－①得③，故,,,,【例59】已知下列反應(yīng)在1123K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1C石墨CO2G2COG1310142COGCL2GCOCL2G60103計(jì)算反應(yīng)3C石墨CO2G2CL2G2COCL2G在1123K時(shí)的。,,,,,解反應(yīng)式3反應(yīng)式12反應(yīng)式213101460103247109,,554影響化學(xué)平衡的因素因條件改變從舊的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌钠胶鉅顟B(tài)的過程稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)。平衡移動(dòng)的總規(guī)律1887法呂查德里假如改變平衡體系的條件之一C、P、T，平衡就向減弱這種改變的方向移動(dòng)定性本節(jié)講化學(xué)平衡移動(dòng)的方向定量計(jì)算方法（）。,,,用判斷反應(yīng)方向（或平衡移動(dòng)方向）。的正負(fù)號(hào)決定于J和的相對(duì)大小。對(duì)等溫等壓下的化學(xué)反應(yīng)正向移動(dòng)；，平衡狀態(tài)；正向非自發(fā)，逆向自發(fā)。,,554影響化學(xué)平衡的因素,,1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響K?不變，J改變?cè)黾臃磻?yīng)物濃度（或氣體分壓）或減少生成物濃度（或氣體分壓），使JKΘ，平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。,,554影響化學(xué)平衡的因素,【例】利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算下述反應(yīng)C石墨CO2G2COG1在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及溫度分別為298K和1000K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和反應(yīng)方向；21000K時(shí),當(dāng)PCO200KPA,PCO2800KPA時(shí),該反應(yīng)方向。解1,,,,,,在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及298K下，反應(yīng)逆向進(jìn)行。,,,,,,在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及1000K下，反應(yīng)能正向進(jìn)行。,2,該狀態(tài)下，反應(yīng)正向進(jìn)行。,或解,例59反應(yīng)FE2AQAGAQFE3AQAGS開始前濃度是0100100010MOLL1。已知K?29815K298，求（1）反應(yīng)開始后向何方進(jìn)行（2）平衡時(shí)AG、FE2、FE3的濃度各為多少（3）如果保持平衡時(shí)的AG、FE3的濃度不變，而加入FE2使其濃度變?yōu)镃FE2030MOLL1，此時(shí)反應(yīng)會(huì)不會(huì)移動(dòng)向何方移動(dòng),解1開始時(shí),J＜K?，反應(yīng)向正方向進(jìn)行。,（2）FE2AQAGAQFE3AQAGS,濃度變化–X–XXMOLL1,平衡濃度010–X010–X001XMOLL1,開始時(shí)0100100010MOLL1,CFE3001000130023MOLL1，CFE2CAG010–00130087MOLL1,X0013MOLL1,（3）濃度對(duì)平衡移動(dòng)的影響,JK?，反應(yīng)正向移動(dòng)。,CFE2030MOLL1,反應(yīng)物濃度增加↑,,2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響K?不變，J改變本質(zhì)同濃度，不同在于改變系統(tǒng)總壓時(shí)，所有氣體組分的濃度或分壓同時(shí)改變且變化倍數(shù)相同。氣相反應(yīng)AAGBBGDDGEEG反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化為，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增加；，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減少；，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變。,,,,2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響K?不變，J改變等溫下增加壓力使系統(tǒng)總體積減小，平衡向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)；減小壓力使系統(tǒng)總體積增大，平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)；若反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變，則改變壓力平衡不發(fā)生移動(dòng)。,,,,若引入“惰性”氣體不參與反應(yīng)的氣體等溫等容下，對(duì)平衡無影響；等溫等壓下，“惰性”氣體的引入使系統(tǒng)體積增大，平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。因壓力對(duì)固體和液體狀態(tài)的影響很小，因此在研究多相反應(yīng)的化學(xué)平衡系統(tǒng)時(shí)，只須考慮氣態(tài)物質(zhì)反應(yīng)前后分子數(shù)的變化即可。,,3溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響K?改變，J改變1范特霍夫公式,,,,,2溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響由此公式可得升高溫度，吸熱反應(yīng)方向的K?增大，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；降低溫度，放熱反應(yīng)方向的K?增大，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。,,例511高壓鍋水沸騰時(shí)蒸氣壓為150KPA，已知,求水在沸騰時(shí)的溫度,解水在標(biāo)態(tài)下，沸騰溫度100℃，T1373K，此時(shí),解得T2384K,,設(shè)水在高壓鍋內(nèi)沸騰溫度為T2,56化學(xué)反應(yīng)速率,THEEND,THANKSFORYOURATTENTION,

簡(jiǎn)介：流體力學(xué),哈爾濱工業(yè)大學(xué)－精品課程－流體力學(xué),,流體力學(xué)”的配套教材，內(nèi)容包括流體力學(xué)的研究任務(wù)、方法及流體的主要力學(xué)性質(zhì)；流體靜力學(xué)；流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；明渠流；堰流與閘孔出流；滲流；氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；湍流射流。本書符合人才培養(yǎng)目標(biāo)及課程的基本要求，深度適宜，科學(xué)理論與概念闡述準(zhǔn)確，注重理論聯(lián)系實(shí)際。與本書配套的有教學(xué)軟件和試題庫，可供讀者使用。,流體力學(xué),流體力學(xué),,,,第一章緒論,第二章流體靜力學(xué),第三章流體動(dòng)力學(xué),第四章相似和量綱分析,第五章管中流動(dòng),第六章孔口和縫隙流動(dòng),第七章氣體的一元流動(dòng),,第一章緒論,,,§11流體力學(xué)研究的內(nèi)容和方法,§12流體的概念及其模型化,§13流體的主要物理性質(zhì),,,第二章流體靜力學(xué),,,,§21平衡流體上的作用力,§22流體的平衡微分方程,§23重力場(chǎng)中的平衡流體,§24靜壓強(qiáng)的計(jì)算,§25平衡流體對(duì)壁面的作用力,,,§26液體的相對(duì)平衡,第三章流體動(dòng)力學(xué),,,,§31描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法,§32流體運(yùn)動(dòng)中的一些基本概念,§33連續(xù)方程式,§34理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程,§35伯努利方程及其應(yīng)用,§36動(dòng)量方程及其應(yīng)用,,,第四章相似和量綱分析,,§42?定理和量綱分析的應(yīng)用,,,§4–1相似原理,第五章管中流動(dòng),,§51雷諾實(shí)驗(yàn),,§52圓管中的層流,,§53圓管中的湍流,§54管道中的局部阻力,,,第六章孔口和縫隙流動(dòng),,,,,,第七章氣體的一元流動(dòng),§8?1聲速和馬赫數(shù),§8–2一元?dú)饬鞯幕痉匠毯土鲃?dòng)特性,§8–3理想氣體一元等熵流動(dòng)的特征,§8–4收縮噴管與拉伐爾噴管的計(jì)算,,,第一章緒論,流體力學(xué)研究的主要內(nèi)容1、建立描述流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程；2、確定流體流經(jīng)各種通道時(shí)速度、壓強(qiáng)的分布規(guī)律；3、探求流體運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換及各種能量損失的計(jì)算方法；4、解決流體與限制其流動(dòng)的固體壁面間的相互作用力。,,,§11流體力學(xué)研究的內(nèi)容和方法,流體力學(xué)的研究方法1、較嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理；2、實(shí)驗(yàn)研究；3、數(shù)值計(jì)算。,,,§12流體的概念及其模型化一、流體的物質(zhì)屬性1、流體與固體,流體可承受壓力，幾乎不可承受拉力，承受剪切力的能力極弱。易流性在極小剪切力的作用下，流體就將產(chǎn)生無休止的（連續(xù)的）剪切變形（流動(dòng)），直到剪切力消失為止。流體沒有一定的形狀。固體具有一定的形狀。,固體既可承受壓力，又可承受拉力和剪切力，在一定范圍內(nèi)變形將隨外力的消失而消失。,,,2、液體和氣體氣體遠(yuǎn)比液體具有更大的流動(dòng)性。氣體在外力作用下表現(xiàn)出很大的可壓縮性。,二、流體質(zhì)點(diǎn)的概念及連續(xù)介質(zhì)模型流體質(zhì)點(diǎn)流體中由大量流體分子組成的，宏觀尺度非常小，而微觀尺度又足夠大的物理實(shí)體。（具有宏觀物理量?、T、P、V等）,連續(xù)介質(zhì)模型流體是由無窮多個(gè)，無窮小的，彼此緊密毗鄰、連續(xù)不斷的流體質(zhì)點(diǎn)所組成的一種絕無間隙的連續(xù)介質(zhì)。,,,§13流體的主要物理性質(zhì),一、密度LIM?MKG/M3?V?0?V流體密度是空間位置和時(shí)間的函數(shù)。,,,,,?V?M?PX,Y,Z,Z,X,Y,,,,?P,KG/M3,對(duì)于均質(zhì)流體,二、壓縮性可壓縮性流體隨其所受壓強(qiáng)的變化而發(fā)生體積（密度）變化的性質(zhì)。,,,,M2/N,式中DV流體體積相對(duì)于V的增量；V壓強(qiáng)變化前為P時(shí)的流體體積；DP壓強(qiáng)相對(duì)于P的增量。,體積壓縮率（體積壓縮系數(shù)）,K?不易壓縮。一般認(rèn)為液體是不可壓縮的（在P、T、V變化不大的“靜態(tài)”情況下）。則?常數(shù),,,體積（彈性）模量,或,N/M2,三、液體的粘性1、粘性的概念及牛頓內(nèi)摩擦定律,流體分子間的內(nèi)聚力流體分子與固體壁面間的附著力。內(nèi)摩擦力相鄰流層間，平行于流層表面的相互作用力。,,,,,,,,,,,,,,,定義流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部相鄰流層間要產(chǎn)生抵抗相對(duì)滑動(dòng)（抵抗變形）的內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為流體的粘性。,Y,X,?,V。,VDVV,,,,,Y,DY,,,,,,?,?,,,,,,,,,,,,,,,,,V0,F,內(nèi)摩擦力以切應(yīng)力表示式中Μ與流體的種類及其溫度有關(guān)的比例常數(shù)；速度梯度（流體流速在其法線方向上的變化率）。,,,,牛頓內(nèi)摩擦定律,2、粘度及其表示方法粘度代表了粘性的大小Μ的物理意義產(chǎn)生單位速度梯度，相鄰流層在單位面積上所作用的內(nèi)摩擦力（切應(yīng)力）的大小。,,,常用粘度表示方法有三種動(dòng)力粘度Μ單位PA?S（帕秒）1PA?S1N/M2?S,相對(duì)粘度其它流體相對(duì)于水的粘度恩氏粘度oE中、俄、德使用賽氏粘度SSU美國使用雷氏粘度R英國使用巴氏粘度oB法國使用用不同的粘度計(jì)測(cè)定,,,運(yùn)動(dòng)粘度單位M2/S工程上常用10–6M2/S厘斯MM2/S,油液的牌號(hào)攝氏40oC時(shí)油液運(yùn)動(dòng)粘度的平均厘斯MM2/S值。,3、粘壓關(guān)系和粘溫關(guān)系〈1〉粘壓關(guān)系壓強(qiáng)??其分子間距離?（被壓縮）?內(nèi)聚力??粘度?一般不考慮壓強(qiáng)變化對(duì)粘度的影響。〈2〉粘溫關(guān)系（對(duì)于液體）溫度??內(nèi)聚力??粘度???溫度變化時(shí)對(duì)流體粘度的影響必須給于重視。,,,,,4、理想流體的概念理想流體假想的沒有粘性的流體。Μ0?0實(shí)際流體事實(shí)上具有粘性的流體。,,,小結(jié),1、流體力學(xué)的任務(wù)是研究流體的平衡與宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,2、引入流體質(zhì)點(diǎn)和流體的連續(xù)介質(zhì)模型假設(shè)，把流體看成沒有間隙的連續(xù)介質(zhì)，則流體的一切物理量都可看作時(shí)空的連續(xù)函數(shù)，可采用連續(xù)函數(shù)理論作為分析工具。,3、流體的壓縮性，一般可用體積壓縮系數(shù)K和體積模量K來描述。在壓強(qiáng)變化不大時(shí)，液體可視為不可壓縮流體。,4、粘性是流體最重要的物理性質(zhì)。它是流體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，抵抗剪切變形的一種性質(zhì)。不同流體粘性的大小用動(dòng)力粘度?或運(yùn)動(dòng)粘度?來反映。溫度是影響粘度的主要因素，隨著溫度升高，液體的粘度下降。理想流體是忽略粘性的假想流體。,應(yīng)重點(diǎn)理解和掌握的主要概念有流體質(zhì)點(diǎn)、流體的連續(xù)介質(zhì)模型、粘性、粘度、粘溫關(guān)系、理想流體。流體區(qū)別于固體的特性。還應(yīng)熟練掌握牛頓內(nèi)摩擦定律及其應(yīng)用。,,,第二章流體靜力學(xué),平衡（靜止）,,絕對(duì)平衡流體整體對(duì)于地球無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)平衡流體整體對(duì)于地球有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但流體質(zhì)點(diǎn)間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,平衡流體內(nèi)不顯示粘性，所以不存在切應(yīng)力?。,,,§21平衡流體上的作用力一、質(zhì)量力質(zhì)量力與流體的質(zhì)量有關(guān)，作用在某一體積流體的所有質(zhì)點(diǎn)上的力。（如重力、慣性力）,,,FX、FY、FZ單位質(zhì)量力在直角坐標(biāo)系中X、Y、Z軸上的投影。,單位質(zhì)量力單位質(zhì)量流體所受到的質(zhì)量力。,單位質(zhì)量力（數(shù)值等于流體加速度）。,二、表面力表面力由于?V流體與四周包圍它的物體相接觸而產(chǎn)生，分布作用在該體積流體的表面。單位面積上的表面力（應(yīng)力）法向分量LIM?FN?A?0?A壓強(qiáng)KPA，MPA,,,PP,,,歸納兩點(diǎn)1、平衡流體內(nèi)不存在切向應(yīng)力，表面力即為法向應(yīng)力（即靜壓強(qiáng)）；2、絕對(duì)平衡流體所受質(zhì)量力只有重力，相對(duì)平衡流體可能受各種質(zhì)量力的作用。,,,三、流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性。1、流體靜壓強(qiáng)的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線方向。2、平衡流體內(nèi)任一點(diǎn)處的靜壓強(qiáng)的數(shù)值與其作用面的方向無關(guān)，它只是該點(diǎn)空間坐標(biāo)的函數(shù)。證明在平衡流體中取出一微小四面體ABOC，考察其在外力作用下的平衡條件。,,,,表面力,各個(gè)面上的靜壓力,?ABC斜面面積,,,,質(zhì)量力若,則,,質(zhì)量力在三個(gè)坐標(biāo)方向上的投影,,,X方向上的力平衡方程式（?FX0）PX1/2DYDZ?PN?ABCCOSN,X?1/6DXDYDZFX0因?ABCCOSN,X1/2DYDZ?ABC在YOZ平面上的投影則1/2DYDZPX–PN?/6DXDYDZFX0略去三階微量DXDYDZ可得PXPN,,,同理在Y方向上有PYPN在Z方向上有PZPN則有PXPYPZPN即平衡流體中某點(diǎn)處所受的靜壓強(qiáng)是各向同性的。靜壓強(qiáng)是一個(gè)標(biāo)量。其大小由該點(diǎn)所處的空間位置決定。PPX、Y、Z,,,§22流體的平衡微分方程（歐拉平衡微分方程）平衡規(guī)律在靜止條件下，流體受到的靜壓力與質(zhì)量力相平衡。,平衡微分方程的推導(dǎo)從平衡流體中取出一微小正平行六面體微團(tuán)。,,,體積,分析微小正平行六面體微團(tuán)受力,一、質(zhì)量力DFMX?DXDYDZFXDFMY?DXDYDZFYDFMZ?DXDYDZFZ,,,二、表面力先討論沿X軸方向的表面力。形心AX、Y、Z處的靜壓強(qiáng)為PAX、Y、Z距A點(diǎn)X軸方向上?1/2DX處的前、后兩個(gè)面上的表面力分別為,,,三、平衡微分方程沿X軸方向有?FX0即化簡(jiǎn)整理后，將方程兩邊同除以微小六面體的質(zhì)量?DXDYDZ,,,得,,靜止流體的平衡微分方程歐拉平衡微分方程）,方程的物理意義在靜止流體中，作用在單位質(zhì)量流體上的質(zhì)量力與作用在該流體表面上的壓力相平衡。,同理,,,四、綜合表達(dá)式將平衡微分方程的三個(gè)表達(dá)式分別乘以DX、DY、DZ然后相加得,靜壓強(qiáng)的全微分,此式便于積分。對(duì)于各種不同質(zhì)量力作用下流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布規(guī)律，均可由它積分得到。,,,則,歐拉平衡微分方程的綜合表達(dá)式,五、質(zhì)量力的勢(shì)函數(shù),對(duì)于不可壓縮流體，?常數(shù)。令P/?W，因PPX,Y,Z，則WWX,Y,Z由綜合式有DP/?FXDXFYDYFZDZDW?W/?XDX?W/?YDY?W/?ZDZ,則有FX?W/?X，F(xiàn)Y?W/?Y,FZ?W/?Z,由于坐標(biāo)函數(shù)WX,Y,Z與質(zhì)量力之間存在著上述關(guān)系，則稱函數(shù)W為質(zhì)量力的勢(shì)函數(shù)，這樣的質(zhì)量力稱為有勢(shì)質(zhì)量力。,§23重力場(chǎng)中的平衡流體討論重力作用下，不可壓縮平衡流體的壓強(qiáng)分布規(guī)律。一、靜壓強(qiáng)基本公式（方程）對(duì)于如圖所示容器中的流體，單位質(zhì)量流體所受質(zhì)量力在各坐標(biāo)方向上的分量為,,將上述結(jié)果代入歐拉平衡微分方程的綜合表達(dá)式得移項(xiàng)后得,,,對(duì)于均質(zhì)的不可壓縮流體，?常數(shù)積分上式，則式中C為積分常數(shù),重力作用下、連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮流體的靜壓強(qiáng)基本公式（靜力學(xué)基本方程）。,,,如圖若1、2兩點(diǎn)是流體中的任意兩點(diǎn)，則上式可寫成,或,,,二、靜壓強(qiáng)分布規(guī)律取流體中任意一點(diǎn)A，考察該點(diǎn)處靜壓強(qiáng)。對(duì)A點(diǎn)和液面上的一點(diǎn)C列寫出靜壓強(qiáng)基本公式或?GZP?GZ0P0整理得PP0?GZ0?ZP0?GH式中HA點(diǎn)處的液深。上式表示了不可壓縮均質(zhì)流體在重力作用下的壓強(qiáng)分布規(guī)律，是流體靜力學(xué)中最常用的公式。,,靜壓強(qiáng)分布規(guī)律,,,,對(duì)公式的幾點(diǎn)說明1、任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)由兩部分組成液面壓強(qiáng)P0和液重產(chǎn)生的壓強(qiáng)?GH；2、任意點(diǎn)處的壓強(qiáng)都包含了液面壓強(qiáng)（帕斯卡原理）；3、H??P?,呈直線規(guī)律分布；4、距液面深度相同各點(diǎn)處的壓強(qiáng)均相等。等壓面為一簇水平面。,,,,,三、靜壓強(qiáng)基本公式的物理意義MGZ位置勢(shì)能Z單位重力流體對(duì)某一基準(zhǔn)面的位置勢(shì)能位置水頭。,所以,物理意義重力作用下，靜止流體中任意點(diǎn)處單位重力流體的位置勢(shì)能與壓強(qiáng)勢(shì)能之和（總勢(shì)能）為一常數(shù)。,對(duì)靜止流體中的A、B兩點(diǎn)列靜壓強(qiáng)基本公式可得,單位重力流體的壓強(qiáng)勢(shì)能（壓強(qiáng)水頭）,,,§2?4靜壓強(qiáng)的計(jì)算一、靜壓強(qiáng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)（表示方法）絕對(duì)壓強(qiáng)以絕對(duì)零值（絕對(duì)真空）為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，所表示的壓強(qiáng)。計(jì)示壓強(qiáng)（相對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)）以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橛?jì)算標(biāo)準(zhǔn)，所表示的壓強(qiáng)。真空度以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橛?jì)算基準(zhǔn)，小于大氣壓的部分。,,,三者之間的關(guān)系如圖或歸納如下絕對(duì)壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)計(jì)示壓強(qiáng)計(jì)示壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)?大氣壓強(qiáng)真空度大氣壓強(qiáng)?絕對(duì)壓強(qiáng),,,二、靜壓強(qiáng)的計(jì)量單位1、應(yīng)力單位PAN/M2,KPA,MPA（法定計(jì)量單位）,2、液柱高單位,國外BAR巴1BAR105PAPSI巴斯1PSI689KPA,MH2O,MMHG等,用不同介質(zhì)的液柱高表示壓強(qiáng)時(shí)的換算關(guān)系,,,三、壓強(qiáng)的測(cè)量,金屬式壓力表機(jī)械式,壓力傳感器電測(cè)法,液柱式測(cè)壓計(jì)基于以靜壓強(qiáng)基本公式,,,,§25平衡流體對(duì)固體壁面的作用力討論質(zhì)量力僅為重力時(shí)平衡流體對(duì)壁面的作用力。一、固體平面壁上的作用力（大小、方向、作用點(diǎn)）考察平面壁AB上的作用力。建立坐標(biāo)LOM如圖。,,,1、平板上的作用力（大小）微元面積DA上的壓強(qiáng)PP0?GH微元面積DA上的微小作用力為DFDFP0?GHDAP0?GLSIN?DA,整個(gè)平板AB上的作用力F應(yīng)為F?ADF?AP0DA?A?GLSIN?DAP0A?GSIN??ALDA式中?ALDALCA面積矩定理式中LC平面A形心C點(diǎn)的L軸坐標(biāo)。,,,則FP0A?GSIN?LCAP0?GHCAPCA式中HC平面A形心C處的液深；PCC點(diǎn)處的壓強(qiáng)。,上式表明重力作用下，靜止液體對(duì)平面壁的作用力等于平面形心處的靜壓強(qiáng)與平面面積的乘積。,,,2、壓力中心（壓力作用點(diǎn)）因FLD?ALDF式中LD平面A壓力中心D點(diǎn)的L軸坐標(biāo)。將F和DF的表達(dá)式代入上式得P0?GHCALD?AP0?GLSIN?LDA,,,IM平面A對(duì)M軸的慣性矩；ICM平面A對(duì)通過其形心C并與M軸平行的C?C軸的慣性矩典型平面的ICM值可查表獲得。,,,,若P00（液面為大氣壓）,則可得到很簡(jiǎn)單的形式可見總有LDLC，二者之間的距離為,壓力中心D作用點(diǎn)液深,,,,,,,若平面A關(guān)于L軸不是對(duì)稱的,尚需求出點(diǎn)D的M軸坐標(biāo),才能確定壓力中心D的位置則DMD,LD式中IML平面A對(duì)M軸和L軸的慣性積。,,,,二、曲面壁上的作用力討論如圖所示的二維曲面（柱面）上的靜止液體的作用力F。設(shè)有一個(gè)承受液體壓力的二維曲面AB，其面積為A，曲面在XOZ坐標(biāo)平面上的投影為曲線AB。液深為H處的微小曲面積DA上的液體微小作用力為DF。DFP0?GHDA,,,1、作用力的水平分力為FX微小水平分力為DFXDFCOS?P0?GHDACOS?P0?GHDAX式中DAX微小曲面積DA在X軸方向或YOZ坐標(biāo)平面上的投影面積。,,,,,,,,,則FX?AXDFX?AXP0?GHDAXP0AX?G?AXHDAX式中?AXHDAXHCAX曲面A在YOZ平面上的投影面積AX對(duì)Y軸的面積矩。HC投影面積AX形心處C的液深。,所以FXP0AX?GHCAXP0?GHCAX作用力的水平分力,2、作用力的垂直分力FZ微小垂直分力為DFZDFSIN?P0?GHDASIN?P0?GHDAZ式中DAZ微小曲面積DA在Z方向上的投影面積。,則FZ?AZDFZ?AZP0?GHDAZP0AZ?G?AZHDAZ顯然，式中?AZHDAZVF曲面AB上方的液體體積，稱為壓力體。,,,,液體對(duì)曲面的作用力,,,所以FZP0AZ?GVF作用力的垂直分力,?F的方向與垂直方向的夾角。,F的作用方向,三、壓力體的概念積分式?AZHDAZ純幾何體積。定義由所研究的曲面A，通過曲面A的周界（外緣）所作的垂直柱面，以及對(duì)曲面A有作用的液體自由液面（或其延伸面）所圍成的封閉體積，用VF表示，稱為壓力體。,壓力體液重?GVF,,,實(shí)壓力體壓力體與受壓面同側(cè)。虛壓力體壓力體與受壓面異側(cè)。,,,例題某水壩用一長(zhǎng)方形閘門封住放水口。閘門高L3M，寬B4M，閘門兩邊水位分別為H15M，H22M，閘門垂直放置，試確定1、開啟閘門時(shí)繩索的拉力（繩索與水平面的夾角為60?）；2、關(guān)閉閘門時(shí)A點(diǎn)處的支承力。,解1、作用在閘門右側(cè)的總壓力為,,,,,總壓力F1的作用點(diǎn),作用在閘門左側(cè)的總壓力為,總壓力F2的作用點(diǎn),,將閘門兩側(cè)的水壓力及繩索拉力對(duì)轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)取矩，應(yīng)有,即,求得繩索的拉力T3489KN,2、,即,解得FA1744KN,,例題習(xí)題232求封閉液體關(guān)閉閘門所需的力F。,解設(shè)液體對(duì)弧形閘門（以R為半徑的四分之一圓柱面）的總壓力為P。其垂直指向圓柱面，且作用線通過圓柱曲面的曲率中心。則應(yīng)有FRPL上式中LRSIN?P對(duì)鉸點(diǎn)O的力臂?P的作用線與垂直方向的夾角,需求出,,,,,1、首先求出容器液面壓強(qiáng)P0由U形管差壓計(jì)知,2、由PXPCAX,得,,,3、,4、,5、,6、,7、,,,例題一圓柱形壓力水罐（壓力容器）。半徑R05M，長(zhǎng)L2M，壓力表讀數(shù)PM2372KPA。試求1、兩端部平面蓋板所受的水壓力；2、上、下半圓筒所受的水壓力。,解1、端蓋板所受的水壓力,,,2、上、下半圓筒所受的水壓力,,,或壓力表用測(cè)壓管代替時(shí),相對(duì)平衡流體所受的質(zhì)量力重力慣性力,§26液體的相對(duì)平衡,除了重力場(chǎng)中的流體平衡問題以外，還有一種在工程上常見的所謂液體相對(duì)平衡問題液體質(zhì)點(diǎn)彼此之間固然沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但盛裝液體的容器或機(jī)件卻對(duì)地面上的固定坐標(biāo)系有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果我們把運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)取在容器或機(jī)件上，則對(duì)于這種所謂的非慣性坐標(biāo)系來說，液體就成為相對(duì)平衡了。,,,工程上常見的流體的相對(duì)平衡有兩種1、作勻加速直線運(yùn)動(dòng)容器中的液體；2、作等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)容器中的液體。,討論作等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)容器內(nèi)液體的相對(duì)平衡。,如圖，盛有液體的圓柱形容器繞鉛垂軸Z以角速度Ω作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液體被甩向外周。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角速度Ω穩(wěn)定不變時(shí)，液體形成如圖所示的自由表面，液體質(zhì)點(diǎn)之間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng),液體連同容器作整體回轉(zhuǎn)。如果將運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系固結(jié)在回轉(zhuǎn)容器上,且坐標(biāo)原點(diǎn)取在自由液面的最低點(diǎn)，則液體對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系形成相對(duì)平衡。,,容器作等角速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),,,下面討論其靜壓強(qiáng)分布規(guī)律和等壓面方程。單位質(zhì)量力單位質(zhì)量液體所受質(zhì)量力的各分量為FXΩ2RCOSΘΩ2XFYΩ2RSINΘΩ2YFZ?G式中R流體質(zhì)點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離；X、YR在兩水平坐標(biāo)軸上的投影。,此時(shí)作用在液體上的質(zhì)量力有兩種重力△W△MG虛構(gòu)的離心慣性力△F△MΩ2R（方向與向心加速度的方向相反）,,,,,將各單位質(zhì)量力的分量代入等壓面微分方程式，可得Ω2XDXΩ2YDY?GDZ0,作不定積分得,一、等壓面方程在等壓面上PC則DP0由平衡微分方程式的綜合表達(dá)式可得等壓面微分方程式FXDXFYDYFZDZ0,,,或,自由表面方程在自由表面上，當(dāng)R0時(shí)，Z0，可得積分常數(shù)C0，故自由表面方程為,,,,或,等角速旋轉(zhuǎn)容器中液體的等壓面方程,可見等壓面是一簇繞Z軸的旋轉(zhuǎn)拋物面。,,,,,則,在OXY坐標(biāo)平面以上的旋轉(zhuǎn)拋物體內(nèi)的液體體積為,,,上式說明,圓柱形容器中的旋轉(zhuǎn)拋物體的體積,恰好是高度為最大超高的圓柱形體積之半。,,,,二、靜壓強(qiáng)分布規(guī)律將前述單位質(zhì)量力的各坐標(biāo)分量代入平衡微分方程式的綜合表達(dá)式中，得DPΡΩ2XDXΩ2YDY–GDZ,,,,,作不定積分，則,由邊界條件當(dāng)R0時(shí)，Z0；PP0,,,,可見等角速旋轉(zhuǎn)容器中液體的靜壓強(qiáng)分布規(guī)律與重力作用下靜止液體中的靜壓強(qiáng)分布規(guī)律形式完全相同。,,,小結(jié),流體靜力學(xué)主要研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律。靜止流體中粘性不起作用，表面力只有壓應(yīng)力。所以流體靜力學(xué)的核心問題是以壓強(qiáng)為中心，主要闡述流體靜壓強(qiáng)的特性、歐拉平衡微分方程、靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律、作用在平面壁或曲面壁上的靜壓力的計(jì)算方法等。,掌握以下基本概念絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度、測(cè)壓管水頭、壓力體、壓力中心。,掌握靜壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性,掌握并熟練運(yùn)用靜力學(xué)基本方程、靜壓強(qiáng)分布規(guī)律（重力作用下），理解其物理意義，,掌握并能運(yùn)用歐拉平衡微分方程及其綜合表達(dá)式，理解其物理意義，,掌握作用在平面壁和曲面壁上的靜壓力的計(jì)算方法。,第三章流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)比靜力學(xué)多了兩個(gè)參數(shù)粘度和速度,§31描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法流體運(yùn)動(dòng)實(shí)際上就是大量流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總和。描述流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)在流場(chǎng)中各個(gè)不同空間位置上隨時(shí)間連續(xù)變化的規(guī)律。,,,一、拉格朗日法（隨體法）著眼于流場(chǎng)中具體流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。即跟蹤每一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)，分析其運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。,二、歐拉法（局部法、當(dāng)?shù)胤ǎ┲塾谀乘矔r(shí)流場(chǎng)內(nèi)處于不同空間位置上的流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。廣泛采用。N流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。NNX,Y,Z,TNXT,YT,ZT,TX,Y,Z,T歐拉變數(shù),用初始時(shí)刻T0某流體質(zhì)點(diǎn)具有的空間坐標(biāo)A,B,C來標(biāo)識(shí)不同的流體質(zhì)點(diǎn)，用流體質(zhì)點(diǎn)的初始坐標(biāo)A,B,C和時(shí)間變量T共同表達(dá)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律XXA,B,C,T、YYA,B,C,T、ZZA,B,C,T。,,,§32流體運(yùn)動(dòng)中的一些基本概念一、定常（恒定）流動(dòng)流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（物理量）N僅僅是空間坐標(biāo)的函數(shù)，而與時(shí)間無關(guān)的流動(dòng)。即NNX,Y,Z或,二、控制體流場(chǎng)中人為選定的，相對(duì)于坐標(biāo)系有固定位置，有任意確定形狀的空間區(qū)域。,,,三、物理量運(yùn)動(dòng)參數(shù)的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)隨體導(dǎo)數(shù)物理量的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)（全導(dǎo)數(shù)）,,N是時(shí)間T的復(fù)合函數(shù)，由多元復(fù)合函數(shù)求導(dǎo)法則可得,時(shí)變導(dǎo)數(shù)當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù),,,在某一固定空間點(diǎn)上物理量N對(duì)時(shí)間T的變化率。,,流體質(zhì)點(diǎn)所在空間位置變化，所引起的物理量N對(duì)時(shí)間T的變化率。,位變導(dǎo)數(shù)遷移導(dǎo)數(shù),,,,對(duì)于定常流動(dòng)（時(shí)變導(dǎo)數(shù)為零）對(duì)于均勻流動(dòng)（位變導(dǎo)數(shù)為零）對(duì)于不可壓縮流體全導(dǎo)數(shù)為零）,,,,四、一元（維）流動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)僅沿著流動(dòng)方向變化的流動(dòng)。,,,五、流線在某一瞬時(shí)，液流中的一條條光滑曲線。在該瞬時(shí)，位于流線上各點(diǎn)處流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向與流線相切。,流線的性質(zhì)流線是一個(gè)瞬時(shí)概念。定常流動(dòng)下，流線形狀不隨時(shí)間變化。流線不能相交，也不能突然轉(zhuǎn)折。,,,,六、流束過液流中由封閉曲線L圍成的面積A上的每一點(diǎn)作流線，所作流線的集合稱為流束。微小流束當(dāng)面積A無限縮小趨于零時(shí)的流束。,七、過流斷面流束中與所有流線相垂直的截面。,,,,緩變流動(dòng)流線間基本平行的流動(dòng)。緩變流動(dòng)下的過流斷面可近似為一平面。,八、流量單位時(shí)間內(nèi)流過某一過流斷面的流體體積。QM3/SL/MIN,DQVDA微小流束過流斷面的流量。Q?AVDA流束過流斷面的流量。,,,九、斷面平均流速假想的過流斷面上各點(diǎn)處都相等的流速。,§33連續(xù)方程式（一元流動(dòng)）物理本質(zhì)控制體中流體質(zhì)量的增量，必然等于同一時(shí)間內(nèi)流入與流出控制體的流體質(zhì)量之差。,沿如圖所示的流束表面及兩個(gè)過流斷面A1、A2取出控制體。,,,單位時(shí)間內(nèi)流入、流出控制體的流體質(zhì)量之差等于該控制體內(nèi)流體質(zhì)量（密度）的變化率。,,,一、定常流動(dòng),二、對(duì)于不可壓縮流體流動(dòng)?CONST則即流過流束各斷面的流量都相等，但流速與過流斷面積成反比。,則,直角坐標(biāo)系下微分形式的連續(xù)性方程,1、連續(xù)性微分方程的一般形式,在流場(chǎng)中取一微元平行六面體作為控制體邊長(zhǎng)分別為DX、DY、DZ。,中心點(diǎn)AX,Y,Z流速為VX、VY、VZ，密度為ΡX,Y,Z,T考察在DT時(shí)間內(nèi)流入、流出控制體的流體質(zhì)量與控制體內(nèi)流體質(zhì)量變化的關(guān)系。,首先考察沿Y方向流入、流出控制體的流體質(zhì)量。,,,流入質(zhì)量,流出質(zhì)量,在DT時(shí)間內(nèi)自垂直于Y軸的兩個(gè)面流出、流入的流體質(zhì)量之差為,,,DT時(shí)間內(nèi)經(jīng)控制體凈流出的流體質(zhì)量應(yīng)等于該時(shí)間控制體內(nèi)流體質(zhì)量的減少（由質(zhì)量守恒定律）。,即,同理可得自垂直于X、Z軸的平面流出、流入的流體質(zhì)量之差分別為,,,不可壓縮流體的連續(xù)性微分方程,,?CONST,2、不同適用范圍的使用形式,定常流動(dòng)的連續(xù)性微分方程,,,于是可得流體連續(xù)性微分方程的一般形式為,物理意義不可壓縮流體在單位時(shí)間內(nèi)，流出、流入單位空間的流體體積之差等于零。,適用范圍理想、實(shí)際，定常流或非定常流的不可壓縮流體。,,,§34流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析,一、流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的組成,,,亥姆霍茲速度分解定理任一流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)可以分解為三個(gè)運(yùn)動(dòng)1、隨同任一基點(diǎn)的平移；2、繞通過這個(gè)基點(diǎn)的瞬時(shí)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3、變形運(yùn)動(dòng)（包括角變形和線變形）。,按二維情況,平動(dòng),平移線變形,平移角變形,平移旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),實(shí)際的流體運(yùn)動(dòng)多為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和變形三種基本運(yùn)動(dòng)形式或兩種基本運(yùn)動(dòng)形式的組合。,二、流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)流動(dòng)分析有很重要的意義。,1、旋轉(zhuǎn)角速度的定義原相互垂直的兩鄰邊的旋轉(zhuǎn)角速度的平均值為流體微團(tuán)繞某轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速度ΩIIX,Y,Z。,2、旋轉(zhuǎn)角速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式,A點(diǎn)速度VX、VY,與A點(diǎn)相鄰的D點(diǎn)速度,,,AD邊的旋轉(zhuǎn)角,同理AB邊的旋轉(zhuǎn)角,AD邊與AB邊的旋轉(zhuǎn)角速度分別為,,,（順時(shí)針為負(fù)）,（逆時(shí)針為正）,由旋轉(zhuǎn)角速度的定義，可得流體質(zhì)點(diǎn)繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角速度ΩZ,同理,,,三、有旋流和無旋流,,,按流體質(zhì)點(diǎn)是否繞自身軸旋轉(zhuǎn)，流動(dòng)分為有旋流動(dòng)和無旋流動(dòng)。,有旋流動(dòng)（亦稱渦流），ΩX、ΩY、ΩZ中至少有一個(gè)不為零。,無旋流動(dòng)（亦稱有勢(shì)流動(dòng)），,ΩXΩYΩZ0,，,，,或,有無旋僅取決于每個(gè)流體微團(tuán)本身是否旋轉(zhuǎn)，而與流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)。,,,,,,,§35理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程仍采用微元體積法在流場(chǎng)中取出一個(gè)正平行六面體流體微團(tuán)。DVDXDYDZ在某瞬時(shí)T形心AX,Y,Z處的壓強(qiáng)為PAX,Y,Z,T，形心AX,Y,Z處的速度為VX,VY,VZ，作用在微元平行六面體上的力有質(zhì)量力和

簡(jiǎn)介：濕空氣,71濕空氣,1干空氣不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。2濕空氣含水蒸氣的空氣稱為濕空氣。,濕空氣干空氣＋水蒸氣,1濕空氣,,2飽和濕空氣與未飽和濕空氣,1未飽和濕空氣是由干空氣與過熱蒸汽組成的混合物。,2飽和濕空氣是由干空氣與飽和組成的混合物。,未飽和濕空氣干空氣＋過熱蒸汽,飽和濕空氣干空氣飽和蒸汽,根據(jù)濕空氣中水蒸氣的蒸汽狀態(tài)不同可以分為,第7章濕空氣,第7章濕空氣,72濕空氣的參數(shù),對(duì)于干空氣有,對(duì)于水蒸氣有,,濕空氣的壓力,721濕空氣的壓力,濕空氣總壓力干空氣的分壓力水蒸氣的分壓力,,,,,,,,,P,V,T,PV,S,,2,,T,3,1,,,,,,,PV,3,1,,,,,,2,,狀態(tài)1為未飽和濕空氣狀態(tài)2、3為飽和濕空氣,露點(diǎn),,絕熱飽和過程濕球溫度,,,,,,,,,,,,,,干球溫度計(jì),濕球溫度計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大氣,,,,,,,,干濕球溫度計(jì)工作過程圖圖,干濕球溫度計(jì)示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,40353025201510505℃,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,,,,,,,,,,,5℃,0℃,5℃,10℃,15℃,20℃,25℃,30℃,35℃,40℃,干球溫度T,濕球溫度TW,相對(duì)濕度,干球溫度濕球溫度與相對(duì)濕度關(guān)系曲線圖,723濕空氣的濕度,,3含濕量（比濕度）,,724濕空氣的焓、熵、比體積,73濕空氣的焓濕圖,,第7章濕空氣731焓濕圖的結(jié)構(gòu),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,TS,T1,T2,T3,T4,0,,,,,,,0Ω1Ω2Ω3Ω4Ω5,,T5,T,,,,,,,,,,,,0005101520253035404550556065,水蒸氣的分壓力PV102PA,Φ＝100,?常數(shù),?I,H常數(shù),溫度T℃,,,,含濕量ΩG/KG干空氣）,,,濕空氣的焓濕圖生成圖,第7章濕空氣732焓濕圖,干球溫度T、濕球溫度TW、露點(diǎn)溫度TD之間的關(guān)系,未飽和濕空氣,飽和濕空氣,,,,,,,,T,H,TW,TD,,,,,,,干球溫度T、濕球溫度TW、露點(diǎn)溫度TD之間的關(guān)系,第7章濕空氣732焓濕圖,74濕空氣過程,741濕空氣的加熱過程或冷卻過程,濕空氣的加熱與冷卻過程示意圖,第7章濕空氣,,濕空氣的加熱和冷卻過程在焓濕圖上的表示,,,濕空氣的加熱及冷卻過程在焓濕圖上的表示,第7章濕空氣741濕空氣的加熱過程或冷卻過程,,,,,,1,2,?１,?２,?100,H0,H2,0,,,,H1,,,,T1,T2,T0,?0,,,,,,,,圖中01為加熱過程,02為冷卻過程。,742濕空氣的絕熱加濕過程,濕空氣的絕熱加濕過程示意圖,第7章濕空氣,濕空氣的絕熱加濕過程在焓濕圖上的表示,濕空氣的絕熱加濕過程在焓濕圖上的表示,第7章濕空氣742濕空氣的絕熱加濕過程,743濕空氣的加熱、加濕過程,濕空氣的加熱加濕過程的示意圖,第7章濕空氣,濕空氣的加熱加濕過程在焓濕圖上的表示,,濕空氣加熱加濕過程在焓熵圖上的表示,第7章濕空氣743濕空氣的加熱加濕過程,第7章濕空氣,濕空氣的冷卻去濕過程在焓濕圖上的表示,,,濕空氣的冷卻去濕過程在焓熵圖上的表示,第7章濕空氣744濕空氣的冷卻去濕過程,若在冷卻去濕裝置出口添加一加熱器就構(gòu)成了空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。將該空調(diào)過程在焓濕圖上表示如下,,,,,,,,,,,,,,,,,?100,1,２,3,H2,T2,T1,?1,?3,H1,T3,,H3,,第7章濕空氣744濕空氣的冷卻去濕過程,745濕空氣的絕熱混合過程,,濕空氣的絕熱混合過程過程,第7章濕空氣,,濕空氣的絕熱混合過程在焓濕圖上的表示,,,濕空氣的絕熱混合過程在焓熵圖上的表示,第7章濕空氣745濕空氣的絕熱混合過程,中央空調(diào)冷卻塔,746濕空氣的蒸發(fā)冷卻過程,中央空調(diào)冷卻塔,冷凍機(jī)組的冷卻水系統(tǒng),第7章濕空氣746濕空氣的蒸發(fā)冷卻過程,電廠冷卻塔,,水泵,,電廠冷卻塔工作過程圖,冷卻水出口,電廠冷卻水系統(tǒng),,,第7章濕空氣746濕空氣的蒸發(fā)冷卻過程,

簡(jiǎn)介：,第3章平面任意力系,?作業(yè),31,32,33,34,35,36,重力壩受力情況如圖所示。設(shè)G1450KN，G2200KN，F(xiàn)1300KN，F(xiàn)270KN。求力系的合力FR的大小和方向余弦,合力與基線OA的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離X，以及合力作用線方程。,,,,9M,,,,,,,,,,,,,,,,,3M,15M,39M,57M,,3M,X,Y,A,B,C,O,,,,F2,,如圖所示為一懸臂梁，A為固定端，設(shè)梁上受強(qiáng)度為Q的均布載荷作用，在自由端B受一集中力F和一力偶M作用，梁的跨度為L(zhǎng)，求固定端的約束力。,如圖所示組合梁由AC和CD在C處鉸接而成。梁的A端插入墻內(nèi)，B處鉸接一二力桿。已知F20KN，均布載荷Q10KN/M，M20KNM，L1M。試求插入端A及B處的約束力。,,,如圖所示為曲軸沖床簡(jiǎn)圖，由輪I，連桿AB和沖頭B組成。A，B兩處為鉸鏈連接。OAR，ABL。如忽略摩擦和物體的自重，當(dāng)OA在水平位置，沖壓力為F時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。求（1）作用在輪I上的力偶之矩M的大?。唬?）軸承O處的約束反力；（3）連桿AB受的力；（4）沖頭給導(dǎo)軌的側(cè)壓力。,,作業(yè)34,?平面任意力系,,,組合梁AC和CE用鉸鏈C相連，A端為固定端，E端為活動(dòng)鉸鏈支座。受力如圖所示。已知L8M，F(xiàn)5KN，均布載荷集度Q25KN/M，力偶矩的大小M5KNM，試求固端A，鉸鏈C和支座E的約束力。,,,自重為G100KN的T字形剛架ABD，置于鉛垂面內(nèi)，載荷如圖所示，其中M20KNM，F(xiàn)400KN，Q20KN/M，L1M。試求固定端A的約束力。,,,,第3章平面任意力系,?參考解答,31,32,33,34,35,36,重力壩受力情況如圖所示。設(shè)G1450KN，G2200KN，F(xiàn)1300KN，F(xiàn)270KN。求力系的合力FR的大小和方向余弦,合力與基線OA的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離X，以及合力作用線方程。,,作業(yè)31,?平面任意力系,,,,9M,,,,,,,,,,,,,,,,,3M,15M,39M,57M,,3M,X,Y,A,B,C,O,,,,F2,,1求力系的合力FR的大小和方向余弦。,將力系向O點(diǎn)簡(jiǎn)化，得主矢和主矩，如右圖所示。,主矢的投影,,,解,,3M,Y,,9M,,,,,,,,,,,,,,,,15M,39M,57M,,3M,X,A,B,C,O,,,,F2,,,作業(yè)31,?平面任意力系,所以力系合力FR的大小,方向余弦,則有,,,,,作業(yè)31,?平面任意力系,2求合力與基線OA的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離X。,,,,,A,O,C,,,,,,FR,,,,,,,,FRY,FRX,,,X,,所以由合力矩定理得,其中,故,解得,因?yàn)榱ο祵?duì)O點(diǎn)的主矩為,,,,,作業(yè)31,?平面任意力系,設(shè)合力作用線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)為（X，Y，將合力作用于此點(diǎn)，則,3求合力作用線方程。,,,,,A,O,C,,,,,FR,FRY,FRX,,,X,,,X,Y,可得合力作用線方程,即,,,,,,作業(yè)31,?平面任意力系,如圖所示為一懸臂梁，A為固定端，設(shè)梁上受強(qiáng)度為Q的均布載荷作用，在自由端B受一集中力F和一力偶M作用，梁的跨度為L(zhǎng)，求固定端的約束力。,2列平衡方程,3解方程,,1取梁為研究對(duì)象，受力分析如圖,解,,,如圖所示組合梁由AC和CD在C處鉸接而成。梁的A端插入墻內(nèi)，B處鉸接一二力桿。已知F20KN，均布載荷Q10KN/M，M20KNM，L1M。試求插入端A及B處的約束力。,,,1以整體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。,列平衡方程,解,,,2再以梁CD為研究對(duì)象，受力分析如圖所示,列平衡方程,聯(lián)立求解方程可得,,,如圖所示為曲軸沖床簡(jiǎn)圖，由輪I，連桿AB和沖頭B組成。A，B兩處為鉸鏈連接。OAR，ABL。如忽略摩擦和物體的自重，當(dāng)OA在水平位置，沖壓力為F時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。求（1）作用在輪I上的力偶之矩M的大小；（2）軸承O處的約束反力；（3）連桿AB受的力；（4）沖頭給導(dǎo)軌的側(cè)壓力。,,,1取沖頭為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。,列平衡方程,解方程得,解,,,2取輪I為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。,列平衡方程,解方程得,,,組合梁AC和CE用鉸鏈C相連，A端為固定端，E端為活動(dòng)鉸鏈支座。受力如圖所示。已知L8M，F(xiàn)5KN，均布載荷集度Q25KN/M，力偶矩的大小M5KNM，試求固端A，鉸鏈C和支座E的約束力。,,,,1取CE段為研究對(duì)象。,解,2受力分析如圖。,4聯(lián)立求解。FE25KN，F(xiàn)C25KN,3列平衡方程。,,,6列平衡方程。,7聯(lián)立求解。FA15KN，MA－25KN,,,5取AC段為研究對(duì)象，受力分析如圖。,,,自重為G100KN的T字形剛架ABD，置于鉛垂面內(nèi)，載荷如圖所示，其中M20KNM，F(xiàn)400KN，Q20KN/M，L1M。試求固定端A的約束力。,,,1取T字形剛架為研究對(duì)象，受力分析如圖。,解,,,2按圖示坐標(biāo)，列寫平衡方程。,3聯(lián)立求解。,,,

簡(jiǎn)介：疾病狀態(tài)下的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),,為什么學(xué)習(xí)生理、病理狀態(tài)下藥動(dòng)學(xué),,制定合理的給藥方案,,,,,教學(xué)要求及目標(biāo),,臨床常見的肝病,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥動(dòng)學(xué),肝硬化,脂肪肝,酒精性肝炎,肝癌,,哪些因素會(huì)引起藥物代謝動(dòng)力學(xué)的改變,肝清除率是單位時(shí)間內(nèi)肝臟清除藥物的總量與當(dāng)時(shí)血藥濃度的比值,一、肝清除率下降,肝消除量LHQHCAQHCV,肝消除比,藥物在肝中的代謝是多種酶介導(dǎo)的藥物代謝,一、肝清除率下降,肝內(nèi)在清除率消除速率與酶部位游離濃度之比,一、肝清除率下降,肝血流限速藥物（FLOWLIMITEDDRUG）,1肝清除率CLH與QH、FUB、CLINT，H有關(guān),肝代謝活性限速藥物（CAPACITYLIMITEDDRUG）,特別提示對(duì)于肝代謝活性限速藥物，當(dāng)藥物與蛋白結(jié)合率〉90，蛋白結(jié)合的變化對(duì)藥物的清除率影響很大，此藥物稱為蛋白結(jié)合敏感型藥物（PROTEINBINDINGSENTIVEDRUG）,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),2肝臟攝取藥物的百分比為EH，則從肝臟排除的藥物為1EH，如果藥物僅從肝清除，則生物利用度F1EH,EH＜03為低抽取比藥物肝臟代謝這類藥物的能力低，受QH影響小，口服后首關(guān)效應(yīng)不明顯，生物利用度高。如卡馬西平、對(duì)乙酰氨基酚、華法林、苯妥英鈉、潑尼松龍等EH＞05為高抽提取藥物肝臟代謝這類藥物的能力較強(qiáng)，受QH量影響較大，口服后首關(guān)效應(yīng)明顯，生物利用度低。如拉貝洛爾、利多卡因、嗎啡、普萘洛爾、氫化可的松、美托洛爾等。,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),藥物的肝清除率主要取決于肝血流量和肝藥酶活性。肝病狀態(tài)時(shí)，肝血流量↓、肝藥酶活性↓→藥物肝清除率↓→藥物易蓄積中毒。,臨床應(yīng)用肝硬化病人肝硬化時(shí)，肝細(xì)胞破壞→CYP的含量和活性↓→CLINTH肝硬化→QH↓,,CLH↓→C↑,二、CYP酶含量和活性下降,,,,1,,2,急性肝病時(shí)，酶活性幾乎不發(fā)生變化，而慢性肝病時(shí)CYP酶的活性則明顯降低，從而導(dǎo)致藥物肝清除率下降。下降降程度以肝臟病變嚴(yán)重的肝硬化為甚,肝硬化時(shí)，肝硬化時(shí)除酶的含量明顯降低，同時(shí)其活性也有明顯的下降。據(jù)報(bào)道肝硬化時(shí)CYP酶的總量及CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4的活性均明顯下降,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),【案例分析1】,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),【案例分析2】羅哌卡因是一種新型、長(zhǎng)效的局麻藥，臨床常用于硬膜外麻醉。該藥主要經(jīng)肝代謝，其代謝產(chǎn)物經(jīng)腎排泄，故人體肝功能狀況直接影響其代謝過程。尤其該藥在體內(nèi)代謝符合二室模型。肝功能正常和異常時(shí)，藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)如下。,1不同肝病狀態(tài)下，藥動(dòng)力學(xué)參數(shù)有何不同2如何根據(jù)藥動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化調(diào)整給藥方案,血漿蛋白結(jié)合率降低的原因蛋白合成功能↓→血漿蛋白結(jié)合率↓→游離藥物濃度↑肝功能異?！舅?、膽紅素及尿素等內(nèi)源性物↑→藥物競(jìng)爭(zhēng)血漿蛋白結(jié)合部位→血漿蛋白結(jié)合率↓→游離藥物濃度↑,三、藥物與血漿蛋白結(jié)合率降低,上述原因?qū)е滤幬镅獫{蛋白結(jié)合率下降，血漿中游離型藥物增多，表觀分布容積增大，藥物消除減慢，容易在體內(nèi)蓄積中毒。,第一節(jié)肝臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),【案例分析】利多卡因在體內(nèi)主要與Α1酸性糖蛋白結(jié)合，下列不同組肝硬化患者研究中，Α1酸性糖蛋白的含量與利多卡因游離濃度呈負(fù)相關(guān)，解釋其原因。,,正常肝臟血流量15L/MIN,,肝臟血流速度的減少對(duì)于游離型肝血流限速藥物和肝代謝限速藥物濃度的影響是不同的,肝硬化時(shí)肝外側(cè)支循環(huán)形成，門靜脈血流的5075不經(jīng)肝臟進(jìn)入體循環(huán)，導(dǎo)致肝血流速度明顯降低,四、肝血流速度降低,【案例分析】肝硬化患者血流速度降低，利多卡因清除率明顯降低，而華法林的肝清除率下降則不明顯，試解釋其原因。,四、肝血流速度降低,,門靜脈回流受阻，血流量↓,CLINT↓→EH↓,肝側(cè)支循環(huán)建立，血液被分流,首關(guān)效應(yīng)↓生物利用度↑,五、首關(guān)效應(yīng)降低和生物利用度增加,高提取比藥物如利多卡因、普萘洛爾、噴他佐辛等首關(guān)效應(yīng)非常明顯，AUC和生物利用度增加顯著。甲苯磺丁脲和茶堿幾乎無首關(guān)效應(yīng)，其AUC和生物利用度變化不明顯。,【臨床案例】Α、Β受體阻斷藥拉貝洛爾易從肝臟清除，慢性肝疾病患者靜脈注射后藥物代謝動(dòng)力學(xué)參數(shù)無明顯變化，但口服后給藥后，拉貝洛爾的CMAX和AUC分別增加4倍和29倍，生物利用度也增加3363。,五、首關(guān)效應(yīng)降低和生物利用度增加,肝疾病時(shí)，需要考慮的因素肝病的種類、肝病的嚴(yán)重程度生理、病理因素并存等聯(lián)合用藥如酶誘導(dǎo)抑制藥、肝損害的藥方案調(diào)整依靠經(jīng)驗(yàn)治療指數(shù)低的藥物；肝硬化患者，從小劑量開始，調(diào)整劑量或間隔，必要時(shí)治療藥物監(jiān)測(cè)臨床檢驗(yàn)值提示肝酶活性降低，血清白蛋白低于30G/L；凝血酶原時(shí)間低于正常值的80文獻(xiàn)參考值肝硬化患者,六、肝疾患用藥時(shí)的注意事項(xiàng),腎功能異常,腎血流量,腎濾過率,腎小管分泌,腎重吸收,第二節(jié)腎臟功能異常時(shí)的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（1）藥物的吸收減少以及生物利用度改變尿毒癥→胃炎→使消化道管壁水腫→吸收↓腎排泄功能↓→血氨和胃內(nèi)氨濃度↑→胃內(nèi)PH↑→弱酸性藥物的解離度↑→生物利用度↓腎衰竭→消化道吸收障礙→首關(guān)效應(yīng)↓→生物利用度↑如Β受體阻斷藥（普奈洛爾）、雙氫可待因及右丙氧芬，慢性腎衰竭患者單次口服后AUC和CMAX明顯高于健康受試者,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,（2）藥物血漿蛋白結(jié)合率以及分布容積的改變腎功能障礙時(shí)，藥物蛋白結(jié)合率視藥物性質(zhì)而定。弱酸性藥物與血漿白蛋白結(jié)合率↓，而弱堿性藥物與血漿Α1酸性糖蛋白結(jié)合率可能不變（如普萘洛爾），也可能降低（如地西泮、嗎啡等）。降低的原因①合成減少；②內(nèi)源性物質(zhì)或代謝產(chǎn)物蓄積競(jìng)爭(zhēng)；③結(jié)合部位發(fā)生結(jié)構(gòu)或構(gòu)型改變，親和力降低注意腎移植和排斥反應(yīng)的影響腎功能不全，低蛋白血癥，蛋白結(jié)合率低，游離藥物濃度升高，表觀分布容積增大，如苯妥英鈉、頭孢菌素類等。但是很多藥物的表觀分布容積無明顯變化，如地高辛不僅不增高反而降低。,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,（3）藥物的代謝的改變主要經(jīng)肝臟代謝消除的藥物，腎功能不全時(shí)其消除速度發(fā)生變化。藥物經(jīng)第Ⅰ相氧化反應(yīng)如苯妥英鈉、氨基比林。代償性的肝代謝亢進(jìn)所致；藥物經(jīng)第Ⅱ相反應(yīng)如葡萄糖醛酸或硫酸結(jié)合反應(yīng)后，其消除幾乎不受腎功能不全的影響，但在乙?；x后，其消除速度減慢腎功能不全時(shí)，腎臟代謝能力也會(huì)降低，如亞胺培南，其在腎臟可被脫氫肽酶水解，當(dāng)腎功能不全時(shí)，酶活性也降低。對(duì)于肝功能正常的腎臟疾病患者，當(dāng)代謝是藥物主要消除途徑時(shí)，可出現(xiàn)多種情況，較難預(yù)測(cè)。不同藥物的代謝速度有不同影響。,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,（4）藥物的排泄的改變藥物從腎臟排泄或以原型藥物排泄；或經(jīng)過代謝后變成極性高、水溶性強(qiáng)的代謝產(chǎn)物后經(jīng)腎臟排泄。主要經(jīng)腎排泄的藥物，在腎功能不全時(shí)原型藥物或其活性代謝產(chǎn)物在體內(nèi)蓄積，消除變慢，藥理作用增強(qiáng)，甚至產(chǎn)生毒性反應(yīng)一般來說，經(jīng)腎臟排泄比例高的藥物，腎功不全排泄影響大。如替莫普利和依那普利泄，腎功不全時(shí)，血濃度升高顯著不同,【案例分析】不同程度腎功能障礙時(shí)，抗高血壓藥物替莫普利和依那普利的血藥濃度變化趨勢(shì)明顯不同。替莫普利變化不明顯，而依那普利的血藥濃度隨著腎功能障礙程度的加劇明顯升高。試解釋原因。,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,一、腎臟功能異常時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的變化,（4）藥物的排泄的改變藥腎功不全時(shí)，消除半衰期延長(zhǎng)的原因①腎小球?yàn)V過減少40，如地高辛；②腎小管分泌減少存在競(jìng)爭(zhēng)，如青霉素類；③腎小管重吸收增加如PH降低酸性藥物吸收增加；④腎血流量減少影響腎小球?yàn)V過和腎小管分泌功能,1）血肌酐清除率（CREATININECLEARANCE，CLCR）男性參考85125ML/MIN女性參考75115ML/MINA僅根據(jù)血清肌酐值計(jì)算B）根據(jù)尿肌酐、尿量和血清肌酐值,YYEAR；TKG；SCRMG/DL,UCR尿肌酐濃度；VU尿量SCR血肌酐濃度；T集尿時(shí)間,二、功能不全時(shí)給藥方案的調(diào)整,二、功能不全時(shí)給藥方案的調(diào)整,2）腎功不全時(shí)調(diào)整方案A經(jīng)驗(yàn)考慮多種因素（程度、排泄比及治療指數(shù)）藥物從腎排泄比低于25，且代謝是滅活反應(yīng)，或者腎功能為正常人的70，也不必調(diào)整劑量根據(jù)腎功損害程度酌情減少劑量輕度劑量1/2～2/3或時(shí)間15～2倍；中度劑量1/5～1/2或時(shí)間2～5倍；重度劑量1/10～1/5或時(shí)間5～10倍,二、功能不全時(shí)給藥方案的調(diào)整,2）腎功不全時(shí)調(diào)整方案B劑量調(diào)整系數(shù)的計(jì)算或查表,如某患者血肌酐清除率降為30ML/MIN，某藥F09求F109（130/100）037，給藥劑量即為正常劑量的41,【臨床案例】腎功不全患者服用主要經(jīng)腎臟排泄的藥物，已知該藥對(duì)腎臟有損害，如何設(shè)計(jì)給藥方案如果CLCR降低為2674ML/MIN，又該如何調(diào)整方案【案例分析】腎排泄藥物幾乎以100以原型藥從腎臟排泄，調(diào)整方案有1）劑量不變，延長(zhǎng)給藥間隔2給藥間隔不變，減少劑量,二、功能不全時(shí)給藥方案的調(diào)整,第三節(jié)充血性心力衰竭和心肌梗死的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（一）藥物吸收減少腸粘膜水腫、淤血→胃排空速度↓、蠕動(dòng)↓，胃液分泌↓→口服藥物在胃腸道吸收↓→生物利用度↓，如普魯卡因胺50，速度↓循環(huán)血量↓→肌肉組織血流灌注↓→肌內(nèi)注射時(shí)藥物吸收可能↓，如地高辛、地西泮等因此，心力衰竭時(shí)，應(yīng)該盡量避免口服或肌內(nèi)注射給藥,一、充血性心力衰竭時(shí)藥動(dòng)學(xué)改變,一、充血性心力衰竭時(shí)藥動(dòng)學(xué)改變,（二）表觀分布容積變化理論上，心衰引起的水腫導(dǎo)致血管外組織液增加＋心衰引起肝臟淤血導(dǎo)致肝合成白蛋白減少，游離藥物濃度增加→表觀分布容積增大心衰時(shí)，有效循環(huán)血量的明顯減少而使藥物的表觀分布容積減少比較常見，這樣給藥劑量不變時(shí)，初始濃度明顯增加而導(dǎo)致中毒心衰時(shí)，常見藥物分布容積變化氨基比林20↑，利多卡因42↓，普魯卡因胺25↓，茶堿,（三）藥物代謝能力下降心衰時(shí)肝臟淤血、低氧血癥及營(yíng)養(yǎng)不良→CYP酶活性下降→肝清除率下降→藥物在體內(nèi)蓄積中毒，如安替比林為肝代謝活性限速藥物，代謝能力下降，導(dǎo)致清除率下降19，半衰期延長(zhǎng)40，AUC增加32心衰時(shí)，心排血量下降→肝血流量下降→肝血流限速藥物在肝臟的代謝受到限制，如利多卡因，正常人半衰期為12H，嚴(yán)重心衰時(shí)，延長(zhǎng)為10H,一、充血性心力衰竭時(shí)藥動(dòng)學(xué)改變,一、充血性心力衰竭時(shí)藥動(dòng)學(xué)改變,（四）臟器血流減少，藥物消除變慢心衰時(shí)，心排血量下降＋代償性交感神經(jīng)亢進(jìn)＋靜脈系統(tǒng)的淤血→臟器血流量↓肝血流量下降→高抽取比藥物的消除↓；靜脈壓升高，肝細(xì)胞萎縮、水腫→肝內(nèi)清除率↓→低抽取比藥物消除↓心衰時(shí)，腎血流量減少，腎小球率過濾下降，腎清除率↓→主要經(jīng)腎排泄藥物，影響較大，如氨基糖苷類藥物、頭孢菌素類。,心衰時(shí)，器官血流量減少，肝酶活性降低，體內(nèi)藥物清除率下降，總體清除率減少，血藥濃度升高，半衰期延長(zhǎng)，容易導(dǎo)致藥物在體內(nèi)中毒,（五）首關(guān)效應(yīng)減少，生物利用度增加心衰時(shí)，肝CYP酶活性降低，肝內(nèi)在清除率下降而導(dǎo)致肝臟的首關(guān)效應(yīng)↓，生物利用度↑，半衰期↑，AUC↑（六）藥物的排泄減少心衰初期，由于代償未被破壞，心排血量的減少和腎血流量的減少對(duì)腎小球的率過濾影響不大；隨著病情加劇，由于腎局部腎素、血管緊張素被激活，腎小球高壓→導(dǎo)致藥物排泄降低,一、充血性心力衰竭時(shí)藥動(dòng)學(xué)改變,心梗急性期，胃內(nèi)容物排空速度↓→使藥物吸收↓；合并心衰時(shí)，導(dǎo)致肝血流量明顯↓，使高抽提比藥物的消除↓心梗時(shí)，血漿時(shí)Α1酸性糖蛋白含量的變化也會(huì)影響某些藥物的體內(nèi)過程。正常人Α1酸性糖蛋白為83MG/100ML，心梗時(shí)為153MG/100ML。【臨床案例】心梗時(shí)，丙吡胺的血漿游離型藥物減少，結(jié)合型藥物增多，而美西律則無此現(xiàn)象，試解釋原因,二、心肌梗死時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的改變,第四節(jié)內(nèi)分泌疾病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),一、甲狀腺疾病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（一）甲狀腺功能亢進(jìn)和減退時(shí)藥動(dòng)學(xué)的改變1吸收①甲亢時(shí)，胃排空速度↑→普萘洛爾、對(duì)乙酰氨基酚、奧沙西泮小腸吸收↑；②甲亢時(shí)，腸蠕動(dòng)↑→藥物吸收速度可能↑，也可能↓，如維生素B2和地高辛↓；③甲減時(shí)，胃腸道運(yùn)動(dòng)減弱，上述情況相反2分布①甲亢時(shí),由于血漿白蛋白和酸性糖蛋白水平↓，蛋白結(jié)合率↓，游離藥物濃度↑，表觀分布容積↑，如普萘洛爾；或者分布容積不變，如茶堿、苯妥英鈉及丙硫氧嘧啶等；②甲低時(shí)，分布容積可減少，血藥濃度增加,一、甲狀腺疾病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（一）甲狀腺功能亢進(jìn)和減退時(shí)藥動(dòng)學(xué)的改變3代謝①甲亢時(shí)，甲狀腺素誘導(dǎo)CYP→CYP活性及葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶↑→藥物代謝↑，清除率↑→血藥濃度↓，半衰期↓如對(duì)乙酰氨基酚和安替比林；②甲亢時(shí)，肝腎血流量↑→肝血流依賴性藥物清除率↑；③甲減時(shí)，酶活性↓和肝腎血流量↓→代謝減慢、清除率低、半衰期延長(zhǎng)4排泄①甲亢時(shí),地高辛尿排泄率↑血藥濃度↓，原因可能是分泌增加，也可能是腎小球率過濾增加和血流量增大所致；②甲低時(shí)，某些藥物的清除率降低，如地高辛、普萘洛爾,一、甲狀腺疾病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（二）甲亢和甲低時(shí)臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)的臨床意義甲亢時(shí)，由于某些藥物的表觀分布容積加大，代謝亢進(jìn)、尿排泄增加等原因，可能導(dǎo)致藥物清除率加大、半衰期縮短而達(dá)不到預(yù)期的治療效果；甲減時(shí)則因?yàn)榕c甲亢相反的原因而導(dǎo)致體內(nèi)藥物蓄積二導(dǎo)致不良反應(yīng)甚至藥物中毒臨床上甲亢或甲減患者用藥時(shí)，一定要掌握各種藥物的藥物代謝動(dòng)力學(xué)特征，密切觀察患者用藥后的反應(yīng)，及時(shí)調(diào)整給藥劑量。,二、糖尿病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（一）血漿蛋白結(jié)合減少糖尿病時(shí)，血漿蛋白含量↓、游離脂肪酸↑→內(nèi)源性結(jié)合抑制物↑血漿蛋白的糖基化→某些藥物與血漿蛋白結(jié)合↓,如地西泮、利多卡因、華法林等?；钚蕴课街舅峋徑?，糖基化比例與游離藥物濃度成正比（二）代謝酶活性下降葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶活性↓→對(duì)乙酰氨基酚半衰期延長(zhǎng)尿苷二磷酸脫氫酶活性↓→對(duì)乙酰氨基酚半衰期延長(zhǎng),二、糖尿病的臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué),（三）腎清除率增加糖尿病時(shí)，蛋白結(jié)合率↓→游離型↑→蛋白結(jié)合率高的藥物腎清除率↑患者尿流量↑→尿趨向于酸性→堿性藥物尿排泄增加，弱酸性藥物的尿排泄減少，如青霉素和阿米卡星腎清除率增加與腎小球率過濾增加有關(guān)三、糖尿病患者用藥時(shí)注意事項(xiàng)血漿蛋白結(jié)合率降低、代謝酶活性下降，導(dǎo)致一些藥物蓄積中毒腎清除率↑，尿量↑→有些藥物的有效血藥濃度↓糖尿病患者藥動(dòng)學(xué)改變比較復(fù)雜，視情況調(diào)整給藥劑量和給藥間隔,

簡(jiǎn)介：1第十章紊流第十章紊流3時(shí)均周期T比脈動(dòng)周期大得多，以便包含大量漲落；比宏觀流動(dòng)特征時(shí)間小得多，以便充分描述時(shí)均值隨T的變化。221TTTTFFFFFDTΤ′∫FUUUPPP′′時(shí)間平均法時(shí)間平均法2TT2TTFTFF′TF1012紊流的統(tǒng)計(jì)平均紊流的統(tǒng)計(jì)平均在空間任一點(diǎn)紊流的壓強(qiáng)和速度都隨時(shí)間不斷地?zé)o規(guī)則地變化著，紊流量的統(tǒng)計(jì)平均卻有確定性的規(guī)律可循，平均值在各次試驗(yàn)中可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。

簡(jiǎn)介：FOLIE1空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第零章緒論FOLIE320102010年版本年版本北京航空航天大學(xué)北京航空航天大學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)北京市精品課北京市精品課基本要求基本要求1、必須按時(shí)聽課，上課認(rèn)真聽講、必須按時(shí)聽課，上課認(rèn)真聽講2、堅(jiān)持考勤制度，有事必須請(qǐng)假、堅(jiān)持考勤制度，有事必須請(qǐng)假3、對(duì)缺課、對(duì)缺課1313的同學(xué)不得參加考試的同學(xué)不得參加考試4、按時(shí)獨(dú)立完成作業(yè)、按時(shí)獨(dú)立完成作業(yè)5、平時(shí)成績(jī)（作業(yè)和出勤）占、平時(shí)成績(jī)（作業(yè)和出勤）占1010156、必須按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)課、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告、必須按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)課、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

簡(jiǎn)介：MACHINERYMACHINERYVIBRATIONVIBRATIONROTDYNAMICSROTDYNAMICSMACHINERYVIBRATIONMACHINERYVIBRATIONROTDYNAMICSROTDYNAMICSJOHNVANCEFOUADZEIDANBRIANMURPHYVANCEZEIDANMURPHYTECHNOLOGYMACHINERYANINDEPTHANALYSISOFMACHINEVIBRATIONINROTATINGMACHINERYWHETHERIT’SACOMPRESSONANOFFSHEPLATFMATURBOGERINATRUCKAUTOMOBILEATURBINEINAJETAIRPLANEROTATINGMACHINERYISTHEDRIVINGFCEBEHINDALMOSTANYTHINGTHATPRODUCESUSESENERGYCOUNTEDONDAILYTOPERFMANYNUMBEROFVITALSOCIETALTASKSTURBOMACHINERYUSESHIGHROTATIONALSPEEDSTOPRODUCEAMAZINGAMOUNTSOFPOWEREFFICIENTLYTHEKEYTOINCREASINGITSLONGEVITYEFFICIENCYRELIABILITYLIESINTHEEXAMINATIONOFROTVIBRATIONBEARINGDYNAMICSAFIELDCALLEDROTDYNAMICSAVALUABLETEXTBOOKFBEGINNERSASWELLASAHYREFERENCEFEXPERTSMACHINERYVIBRATIONROTDYNAMICSISTEEMINGWITHRICHTECHNICALDETAILREALWLDEXAMPLESGEAREDTOWARDTHESTUDYOFMACHINEVIBRATIONALOGICALPROGRESSIONOFINFMATIONCOVERSESSENTIALFUNDAMENTALSINDEPTHCASESTUDIESTHELATESTANALYTICALTOOLSUSEDFPREDICTINGPREVENTINGDAMAGEINROTATINGMACHINERYMACHINERYVIBRATIONROTDYNAMICSCOMBINESROTDYNAMICSWITHTHEAPPLICATIONSOFMACHINERYVIBRATIONINASINGLEVOLUMEINCLUDESCASESTUDIESOFVIBRATIONPROBLEMSINSEVERALDIFFERENTTYPESOFMACHINESASWELLASCOMPUTERSIMULATIONMODELSUSEDININDUSTRYCONTAINSFUNDAMENTALPHYSICALPHENOMENAMATHEMATICALCOMPUTATIONALASPECTSPRACTICALHARDWARECONSIDERATIONSTROUBLESHOOTINGINSTRUMENTATIONMEASUREMENTTECHNIQUESFSTUDENTSINTERESTEDINENTERINGTHISHIGHLYSPECIALIZEDFIELDOFSTUDYASWELLASPROFESSIONALSSEEKINGTOEXPTHEIRKNOWLEDGEBASEMACHINERYVIBRATIONROTDYNAMICSWILLSERVEASTHEONEBOOKTHEYWILLCOMETORELYUPONCONSISTENTLYDRJOHNMVANCEWASPROFESSOFMECHANICALENGINEERINGATTEXASAMUNIVERSITYRETIRINGIN2007HERECEIVEDHISPHD1967DEGREEFROMTHEUNIVERSITYOFTEXASATAUSTINHISBOOKROTDYNAMICSOFTURBOMACHINERYWILEYHASSOLDMETHAN3000COPIESISUSEDBYTURBOMACHINERYENGINEERSAROUNDTHEWLDHEISANINVENTONSEVERALPATENTSRELATINGTOROTATINGMACHINERYVIBRATIONREDUCTIONHISPATENTEDTAMSEALHASBEENRETROFITTEDTOSOLVEVIBRATIONPROBLEMSINANUMBEROFHIGHPRESSUREINDUSTRIALCOMPRESSSHEISANASMEFELLOWAREGISTEREDPROFESSIONALENGINEERINTHESTATEOFTEXASDRFOUADYZEIDANISTHEPRESIDENTOFKMCINCBEARINGSPLUSINCTWOCOMPANIESSPECIALIZINGINTHESUPPLYOFHIGHPERFMANCEBEARINGSFLEXIBLECOUPLINGSSEALSDRZEIDANHOLDSNINEUSPATENTSFINTEGRALSQUEEZEFILMDAMPERSHIGHPERFMANCEJOURNALTHRUSTBEARINGSHEHASPUBLISHEDMETHANTHIRTYTECHNICALPAPERSARTICLESONVARIOUSTURBOMACHINERYTOPICSHASBEENLECTURINGATTHEANNUALMACHINERYVIBRATIONSROTDYNAMICSSHTCOURSESINCE1991DRZEIDANHOLDSABSMSPHDDEGREESINMECHANICALENGINEERINGFROMTEXASAMUNIVERSITYBRIANTMURPHYPHDPEISASENIRESEARCHSCIENTISTWITHTHECENTERFELECTROMECHANICSATTHEUNIVERSITYOFTEXASATAUSTINHEISALSOPRESIDENTOFRMAINCWHICHDEVELOPSMARKETSTHEXLROTSUITEOFROTDYNAMICANALYSISSOFTWAREUSEDWLDWIDEBYINDUSTRYACADEMIADRMURPHYISTHECREATOFTHEPOLYNOMIALTRANSFERMATRIXMETHODWHICHISTHEFASTESTKNOWNMETHODOFPERFMINGROTDYNAMICCALCULATIONSHEHASAUTHEDNUMEROUSTECHNICALPAPERSONROTDYNAMICSMACHINERYVIBRATIONISALSOCARETAKEROFTHEWEBSITEWWWROTDYNAMICSG9780471462132COVERPHOTOCOURTESYOFSULZERTURBOSERVICESSHOWINGTECHNICIANSWKINGONACOMPRESSROTMACHINERYVIBRATIONROTDYNAMICS

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多有限元法在巖石力學(xué)中的應(yīng)用--[法]j.fine精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：沖刺串講（一）重點(diǎn)、難點(diǎn)掌握一、緒論１了解光的波粒二象性的主要實(shí)驗(yàn)事實(shí)；２掌握德布羅意關(guān)于微觀粒子的波粒二象性的假設(shè)。二、波函數(shù)和薛定諤方程（１）理解量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)在關(guān)于描寫微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)的不同觀念。（２）掌握波函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化條件有限性、連續(xù)性、單值性（３）理解態(tài)疊加原理以及任何波函數(shù)Ψ（Ｘ，Ｔ）按不同動(dòng)量的平面波展開的方法及其物理意義（４）了解薛定諤方程的建立過程以及它在量子力學(xué)中的地位；薛定諤方程和定態(tài)薛定諤方程的關(guān)系；波函數(shù)和定態(tài)波函數(shù)的關(guān)系。（５）對(duì)于求解一維薛定諤方程，應(yīng)掌握邊界條件的確定和處理方法（６）關(guān)于一維定態(tài)問題要求如下Ａ掌握一維無限深勢(shì)阱的求解方法及其物理討論；Ｂ掌握一維諧振子的能譜及其定態(tài)波函數(shù)的一般特點(diǎn)Ｃ了解勢(shì)壘貫穿的討論方法及其對(duì)隧道效應(yīng)的解釋三、力學(xué)量用算符表達(dá)（１）掌握算符的本征值和本征方程的基本概念；厄米算符的本征值必為實(shí)數(shù)；坐標(biāo)算符和動(dòng)量算符以及量子力學(xué)中一切可觀察的力學(xué)量所對(duì)應(yīng)的算符均為厄米算符（２）掌握有關(guān)動(dòng)量算符和角動(dòng)量算符的本征值和本征函數(shù)，它們的歸一性和正交性的表達(dá)形式，以及與這些算符有關(guān)的算符運(yùn)算的對(duì)易關(guān)系式（３）電子在正點(diǎn)電荷庫侖場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)提供了三維中心力場(chǎng)下薛定諤方程求解的范例，應(yīng)由此了解一般三維中心力場(chǎng)下求解薛定諤方程的基本步驟和方法，特別是分離變量法（４）掌握力學(xué)量平均值的計(jì)算方法將體系的狀態(tài)波函數(shù)Ψ（Ｘ）按算符Ｆ＾的本征函數(shù)展開是這些方法中常用的方法之一，應(yīng)掌握這一方法計(jì)算力學(xué)量的可能值、概率和平均值理解在什么狀態(tài)下力學(xué)量具有確定值以及在什么條件下，兩個(gè)力學(xué)量同時(shí)具有確定值（５）掌握不確定關(guān)系并應(yīng)用這一關(guān)系來估算一些體系的基態(tài)能量（６）掌握如何根據(jù)體系的哈密頓算符來判斷該體系中可能存在的守恒量如能量、動(dòng)量、角動(dòng)量、宇稱等四、態(tài)和力學(xué)量的表象（１）理解力學(xué)量所對(duì)應(yīng)的算符在具體的表象下可以用矩陣來表示；厄米算符與厄米矩陣相對(duì)應(yīng)；力學(xué)量算符在自身表象下為一對(duì)角矩陣；１沖刺串講（二）重要內(nèi)容回顧一、概述量子力學(xué)的誕生１兩個(gè)理論相對(duì)論與量子論是２０世紀(jì)的兩個(gè)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。光速Ｃ和普朗克（ＰＬＡＮＣＫ）常數(shù)Ｈ分別是其標(biāo)志性常數(shù)。當(dāng)ΥＣ時(shí)，相對(duì)論退化為牛頓（ＮＥＷＴＯＮ）力學(xué)。當(dāng)ＬＰＨ時(shí)，量子論退化為牛頓（ＮＥＷＴＯＮ）力學(xué)。式中，Υ為粒子的運(yùn)動(dòng)速率，Ｌ與Ｐ分別為粒子運(yùn)動(dòng)的范圍與動(dòng)量。２三個(gè)實(shí)驗(yàn)（１）黑體輻射維恩（ＷＩＥＮ）公式ΡΝＤΝ＝Ｃ１ＥＸＰ（－Ｃ２ΝＴ）Ν３ＤΝ瑞利（ＲＡＹＬＥＩＧＨ）－金斯（ＪＥＡＮＳ）公式ΡΝＤΝ＝８ΠＫＴＣ３Ν２ＤΝ普朗克公式ΡΝＤΝ＝８ΠＨＣ３Ν３ＥＸＰ（ＨΝＫＴ）－１ＤΝ普朗克的能量子假說Ε＝ＨΝ式中，Ν為振子頻率，ΡΝ為能量密度，Ｋ為玻爾次曼（ＢＯＬＴＺＭＡＮＮ）常數(shù)，Ｔ為溫度，Ε為振子能量，Ｃ１與Ｃ２為常數(shù)。（２）光電效應(yīng)愛因斯坦（ＥＩＮＳＴＥＩＮ）的光量子假說Ε＝ＨΝ由１２ＭΥ２＝ＨΝ－Ｗ０可知，只有當(dāng)光子的頻率Ν不小于閾值Ν０＝Ｗ０Ｈ時(shí)，才有光電子的發(fā)射。式中，Ｍ與Υ分別為電子的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速率，Ｗ０為脫出功，Ε為光子能量。（３）原子光譜玻爾（ＢＯＨＲ）的舊量子論原子在能量分別為ＥＮ和ＥＭ（ＥＮ＞ＥＭ）的兩個(gè)定態(tài)之間躍遷時(shí)，發(fā)射或吸收的電磁輻射的頻率Ν滿足如下關(guān)系式ＨΝ＝ＥＮ－ＥＭ光譜項(xiàng)為Ｔ（Ｎ）＝－ＥＮＨ３

簡(jiǎn)介：考研自測(cè)題精美匯總量子力學(xué)自測(cè)題（１）量子力學(xué)自測(cè)題（１）一、簡(jiǎn)答與證明（共25分）1、什么是德布羅意波并寫出德布羅意波的表達(dá)式。（4分）2、什么樣的狀態(tài)是定態(tài)，其性質(zhì)是什么（6分）3、全同費(fèi)米子的波函數(shù)有什么特點(diǎn)并寫出兩個(gè)費(fèi)米子組成的全同粒子體系的波函數(shù)。（4分）4、證明22XXPXXPI是厄密算符（5分）5、簡(jiǎn)述測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的主要內(nèi)容，并寫出坐標(biāo)X和動(dòng)量XP之間的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。（6分）二、（15分）已知厄密算符BA，滿足122BA，且0ABBA，求1、在A表象中算符A、B的矩陣表示；2、在B表象中算符A的本征值和本征函數(shù)；3、從A表象到B表象的幺正變換矩陣S。三、（15分）設(shè)氫原子在0T時(shí)處于狀態(tài)2121210112110311021ΘΘΘΨYRRYRRYRRR，求1、0T時(shí)氫原子的E、2L和ZL的取值幾率和平均值；2、0T時(shí)體系的波函數(shù)，并給出此時(shí)體系的E、2L和ZL的取值幾率和平均值。四、（15分）考慮一個(gè)三維狀態(tài)空間的問題，在取定的一組正交基下哈密頓算符由下面的矩陣給出CCCH000000200030001這里，HHH′0，C是一個(gè)常數(shù)，10開始受微擾KTEXH22′的作用。求經(jīng)充分長(zhǎng)時(shí)時(shí)∞→T以后體系躍遷到2態(tài)的幾率。HY制作HY制作HY制作QQ704999167QQ704999167QQ704999167