孟憲宸

天津耀華濱海學(xué)校

物理化學(xué)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實(shí)例

孟憲宸

天津耀華濱海學(xué)校

從生活生產(chǎn)實(shí)際入手，收集整理了物理化學(xué)現(xiàn)象在生活之中的大量應(yīng)用實(shí)例，以其在物理化學(xué)教學(xué)課堂之中增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高課堂教學(xué)效果起到一定的促進(jìn)作用。

物理化學(xué)；應(yīng)用；實(shí)例

一、概述

物理化學(xué)是指在教學(xué)之中包括化學(xué)、化工、生物、環(huán)境等多方面內(nèi)容的專業(yè)基礎(chǔ)主干課程，其教學(xué)內(nèi)容之中的物理化學(xué)現(xiàn)象是國(guó)家和人民生產(chǎn)生活之中許多現(xiàn)象的基本原理，在生產(chǎn)生活之中的應(yīng)用非常廣泛。在實(shí)際教學(xué)之中，物理化學(xué)學(xué)科普遍被反應(yīng)為教學(xué)難度較高的一門(mén)課程，為了提高實(shí)際教學(xué)之中學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的接受程度和興趣程度，本文收集了物理化學(xué)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活之中的應(yīng)用實(shí)例，將其分類敘述，希望可以提升物理化學(xué)教育的實(shí)際效果。

二、熱力學(xué)

熱力學(xué)是物理教學(xué)之中的重要組成部分，是當(dāng)前物理學(xué)研究的分支之一，其主要的研究?jī)?nèi)容是從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的宏觀角度來(lái)研究物質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律和性質(zhì)，從生產(chǎn)生活之中的能量轉(zhuǎn)化等方面可以看出熱力學(xué)觀點(diǎn)在實(shí)際生活之中的存在。實(shí)例如下：

1、高壓鋼筒在使用之中，被打開(kāi)之后，其中存儲(chǔ)的氣體會(huì)噴出筒外，此時(shí)筒內(nèi)溫度下降。這種現(xiàn)象的主要原理是隨著筒內(nèi)氣體的放出，筒內(nèi)壓力會(huì)逐漸下降直至與大氣壓相等，這一過(guò)程之中氣體的體積會(huì)膨脹，其內(nèi)能降低，從而造成筒內(nèi)的溫度下降。

2、在生活之中，人們?cè)谙募就矚g到溪流或是河流周邊避暑，這是由于河水的比熱容高于空氣，在受到同樣程度的陽(yáng)光照射時(shí)，水流的溫度上升速度較低，且由于高溫之下水流的蒸發(fā)作用也使得河水的水文降低。這就造成夏日高溫環(huán)境之中河水周邊的空氣溫度較低，使人感覺(jué)涼爽。

熱力學(xué)研究的是能量轉(zhuǎn)換時(shí)物質(zhì)性質(zhì)變化時(shí)的規(guī)律，其根據(jù)一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換時(shí)的熱現(xiàn)象變化和其基本規(guī)律，對(duì)物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象進(jìn)行研究，其基本原理在生活之中非常常見(jiàn)。

三、化學(xué)平衡

在化學(xué)研究之中，化學(xué)平衡是指化學(xué)反應(yīng)在一定的宏觀外部條件之下，反應(yīng)進(jìn)行至其反應(yīng)速率、反應(yīng)物和生成物的濃度等不再變化的狀態(tài)，其一般表現(xiàn)為正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，化學(xué)平衡研究一般是針對(duì)可逆反應(yīng)來(lái)進(jìn)行的。

1、在化學(xué)生產(chǎn)之中所研究的一般都是可逆反應(yīng)，其反應(yīng)進(jìn)行之中生成物的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)兩方面反應(yīng)速率相等時(shí)即可認(rèn)為是化學(xué)平衡狀態(tài)。在氨的合成反應(yīng)之中，生產(chǎn)人員為了提升其反應(yīng)的進(jìn)行速率，一般會(huì)凈化原料氣體以便于減少氣體混合物之中惰性氣體的百分比，防止其影響反應(yīng)的進(jìn)行。在生產(chǎn)之中，改變反應(yīng)組分之中惰性氣體的含量可以在一定程度上影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行方向，這是由于在可逆反應(yīng)之中，在氣體壓強(qiáng)穩(wěn)定的情況之下，增減惰性氣體的含量可以改變反應(yīng)之中的氣體分子數(shù)，從而影響反應(yīng)的進(jìn)行方向。

2、在化學(xué)生產(chǎn)和學(xué)習(xí)之中，復(fù)分解反應(yīng)是相當(dāng)重要的一種反應(yīng)類型，其屬于四大基本反應(yīng)類型之一，是由兩種化合物相互交換成分并生成另外兩種化合物的反應(yīng)，一般會(huì)生成難電離的沉淀、氣體或是弱電解質(zhì)，復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行的速率和程度要高于可逆反應(yīng)，這是由于弱電解質(zhì)在溶液之中的溶解度較低，在反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程之中其沉淀和氣體的濃度遠(yuǎn)小于平衡濃度，而隨著反應(yīng)的進(jìn)行溶液之中的弱電解質(zhì)不斷析出，始終無(wú)法達(dá)到反應(yīng)平衡，因此，反應(yīng)會(huì)一直進(jìn)行下去，且反應(yīng)速率的變化不大。

四、電化學(xué)

電化學(xué)是研究?jī)深悓?dǎo)體在反應(yīng)之中形成的帶電界面以及其上發(fā)生的化學(xué)變化的一門(mén)科學(xué)，在生活之中使用的電池，出現(xiàn)的金屬銹蝕現(xiàn)象都屬于電化學(xué)的研究范疇，在當(dāng)前的生產(chǎn)生活之中，材料的使用保護(hù)，電能的存儲(chǔ)和使用效率都以電化學(xué)為主要原理，是當(dāng)前世界上化學(xué)研究的重點(diǎn)之一。

1、在化學(xué)實(shí)驗(yàn)之中，教師廠通過(guò)原電池反應(yīng)來(lái)進(jìn)行電化學(xué)的教學(xué)。原電池反應(yīng)是使用兩個(gè)不同金屬性的電極來(lái)產(chǎn)生電勢(shì)差，使得兩個(gè)電極之間產(chǎn)生電子流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生可以檢測(cè)到的電流。原電池是化學(xué)電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其發(fā)生的基本條件就是兩種不同活潑性的金屬的接觸，其反應(yīng)的進(jìn)行一般需要在電解質(zhì)溶液之中進(jìn)行以保證電子的流動(dòng)。原電池反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的一種。

2、在石油的開(kāi)采過(guò)程之中，開(kāi)采技術(shù)人員通常使用分離器來(lái)對(duì)原油和水進(jìn)行分離，由于分離器上部結(jié)構(gòu)在反應(yīng)過(guò)后充滿腐蝕性污水，造成在開(kāi)采過(guò)程之中分離器的腐蝕問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。在對(duì)分離器的器壁保護(hù)過(guò)程之中，技術(shù)人員通常采取的是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，但是由于分離器之中的污水成分復(fù)雜對(duì)陽(yáng)極的損耗速度極快。因此，當(dāng)前在分離器之中使用的是外加電流陰極保護(hù)法，使用時(shí)間較長(zhǎng)。

3、在抗腐蝕研究之中電化學(xué)是主要的研究基礎(chǔ)，一般來(lái)說(shuō)當(dāng)前使用較多的抗腐蝕方法是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)，在海船的航行之中為了降低海水對(duì)船身的腐蝕，設(shè)計(jì)人員會(huì)在船身四周安裝活潑金屬鋅塊充當(dāng)陽(yáng)極，以鋅的腐蝕為代價(jià)避免船身的腐蝕，這也是電化學(xué)的應(yīng)用之一。

五、膠體化學(xué)

膠體在化學(xué)研究之中指的是均勻的混合物，在膠體的成分之中一般存在兩種不同小黃臺(tái)的物質(zhì)，一種為分散相，一種為連續(xù)相。對(duì)膠體反應(yīng)的研究和國(guó)家生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)都有一定的聯(lián)系，在國(guó)家的冶金、石油、橡膠生產(chǎn)等部門(mén)都離不開(kāi)膠體反應(yīng)。

在石油的存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程之中，石油就屬于一種相當(dāng)?shù)湫偷哪z體，其中由于水的存在形成的油包水乳狀液。通常在石油的儲(chǔ)存之中要在其儲(chǔ)存容器之中加入一定的有機(jī)電解質(zhì)，其主要的原因是油包水乳液在實(shí)際運(yùn)輸之中會(huì)下降產(chǎn)生一定的電勢(shì)，一旦產(chǎn)生自由移動(dòng)的電子就會(huì)造成運(yùn)輸油罐的危險(xiǎn)。在其中加入有機(jī)電解質(zhì)溶液可以增加油液的電導(dǎo)性，減小沉降電勢(shì)，防止運(yùn)輸之中出現(xiàn)爆炸事故。在運(yùn)輸之中，云游管道的建設(shè)要求管道接地，主要是為了防止液體流動(dòng)的過(guò)程之中產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)，在高壓之下產(chǎn)生火花會(huì)使得管道之中的油液爆炸，威脅人民的生命安全，為了防止電勢(shì)積累需要將管道接地。

六、結(jié)語(yǔ)

在物理化學(xué)學(xué)科的課堂教學(xué)之中加入對(duì)生產(chǎn)生活實(shí)例的介紹可以有效提升教學(xué)的質(zhì)量和課堂的趣味性，同時(shí)，生產(chǎn)實(shí)例和原理的介紹也會(huì)吸引對(duì)物理化學(xué)研究應(yīng)用有興趣的學(xué)生，有利于其未來(lái)的發(fā)展。

[1]劉燕，李文超，劉茹，等.物理化學(xué)與生產(chǎn)生活應(yīng)用實(shí)例[J].山東化工，2014，43（3）：177-179.

[2]魏澤英,高慧,謝小燕,李樹(shù)全.藥物制劑專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)的思考和探索[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2014（33）：122-130