人工降雨的物質范文
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篇1
本文基于對哈爾濱市民的問卷調查、隨機訪談和2010年松花江水質監測數據,統計分析了被調查者對松花江水污染程度的認知情況、受各種信息傳播途徑的影響、對環境治理中的各方責任判斷、當前治理滿意程度與環境保護參與狀況等內容,并據此給出相關建議和意見。
關鍵詞:
松花江 水污染 公眾 參與 認知
1研究背景與綜述
作為我國七大流域之一的松花江流域,因2005年末的水污染突發事件備受關注。事實上,從上世紀60年代開始,該流域環境即不斷受到局部污染,且近年來污染呈現出從城市向農村蔓延,從地表向地下滲透,從支流向干流延伸,從區域向流域擴張等愈演愈烈之勢。即便經歷了數年治理,水質仍未發生明顯改善。
與此同時,隨著環境惡化切實影響到公眾的日常生活,以公民知情權、話語權等多重權利為理論基礎的公眾參與,如今也逐漸應用于環境保護與污染治理中[[1] ][1]。盡管公眾參與得到了學界、立法者以及社會公眾的普遍認識[[2] 《中華人民共和國環境保護法》(第六條),《中華人民共和國環境影響評價法》。][2][[3] 曾賢剛, 吳雅玲. 中國環境保護的四年巨變――從松花江水污染事件說起. 環境保護, 2010(1): 10-13.][3],但目前我國的公眾參與機制大多仍不完善,許多所謂“參與”也只停留在“光說不做”的淺表層次。
環境污染與治理的公眾參與問題研究并未形成完整的體系,根據直接分析對象和資料來源的差異可以大體上分為三類。第一類是對環境法規和政策的宏觀分析,僅以官方的文字說明進行優劣的模糊評判,直觀但指導意義并不明確[[4] 丁麗柏, 龍柯宇. 從松花江水污染事件檢視跨界污染損害責任制度. 云南大學學報法學版, 2006, 05: 101- 105.][4][[5] 郜紹輝. 公眾參與公共危機治理的困境與對策. 新鄉學院學報(社會科學版), 2009, 6: 22- 25.][5]; 第二類是對案例進行簡單的文本分析,偶有官方統計數據制成的少量圖表,以政府和傳媒信息研究居多[[6] 陳力丹, 陳俊妮. 松花江水污染實踐中信息流障礙分析. 新聞界, 2005(6):8- 13.][6];第三類則是對公眾進行調查,這類調查大多以問卷的形式針對公眾的環保意識和支付意愿進行,目前已有針對長湖、滏陽河、及淮河/太湖流域等處水污染及防治的公眾認知展開的問卷調查[[7] 朱聯東, 李兆華, 雷蕾等. 長湖流域城市居民對水污染防治認識的調查分析. 湖北大學學報(自然科學版), 2009(12):430-432.][7][[8] 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉. 淮河/太湖流域水污染防治工程的公眾認知度調研. 環境保護, 2006(12):65-67.][8][[9] 衛立冬. 公眾對城市河流污染的環保意識及支付意愿調查. 衡水學院學報, 2008(8):75-77.][9][[10] 丁宗凱, 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉, 劉之杰. 淮河/太湖流域水污染防治監管機制的公眾調查研究. 教育部博士點基金“城市草坪綠地施用污泥堆肥的生態安全性研究”資助論文.][10],但此類調查多缺乏完整的研究框架,如對公眾認知與知情權訴求等的關系研究不足。
2研究內容與數據獲取
2.1水污染概念界定
根據《中華人民共和國水污染防治法》(2008年2月修訂),水污染是指水體因某種物質的介入,而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特性的改變,從而影響水的有效利用,危害人體健康或者破壞生態環境,造成水質惡化的現象。據此,本研究中認為由工業生產廢水和生活污水等長期排放引致的污染,以及短期內突發事件引起的水質急劇下降皆屬于水污染的范疇。
2.2研究內容
本研究從松花江水污染狀況著手,著重通過調查問卷了解水污染的公眾認知度和公眾參與的途徑、方式和意愿等,通過隨機訪談內容整理分離出公眾參與松花江水污染治理的影響因素,同時對相關數據和文獻進行分析和研究,并提出可能的政策建議。
2.3數據獲取和處理
定量數據包括兩方面內容。其中,松花江污染的基本現狀主要通過政府官方網站公布的數據進行深入了解,尤其是對官方的2004-2009年松花江流域8個自動檢測站點的水質檢測數據進行匯總統計[數據來源為中華人民共和國環境保護部網站
[2] 《中華人民共和國環境保護法》(第六條),《中華人民共和國環境影響評價法》。
[3] 曾賢剛, 吳雅玲. 中國環境保護的四年巨變――從松花江水污染事件說起. 環境保護, 2010(1): 10-13.
[4] 丁麗柏, 龍柯宇. 從松花江水污染事件檢視跨界污染損害責任制度. 云南大學學報法學版, 2006, 05: 101- 105.
[5] 郜紹輝. 公眾參與公共危機治理的困境與對策. 新鄉學院學報(社會科學版), 2009, 6: 22- 25.
[6] 陳力丹, 陳俊妮. 松花江水污染實踐中信息流障礙分析. 新聞界, 2005(6):8- 13.
[7] 朱聯東, 李兆華, 雷蕾等. 長湖流域城市居民對水污染防治認識的調查分析. 湖北大學學報(自然科學版), 2009(12):430-432.
[8] 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉. 淮河/太湖流域水污染防治工程的公眾認知度調研. 環境保護, 2006(12):65-67.
[9] 衛立冬. 公眾對城市河流污染的環保意識及支付意愿調查. 衡水學院學報, 2008(8):75-77.
[10] 丁宗凱, 洪少賢, 董世魁, 胡天蓉, 劉之杰. 淮河/太湖流域水污染防治監管機制的公眾調查研究. 教育部博士點基金“城市草坪綠地施用污泥堆肥的生態安全性研究”資助論文.
[11] 史晉娜. 對中國重化工業生產力布局的思考――從吉化爆炸事件引發松花江污染得到的啟示. 科技與市場, 2006年5月, 56-58.
篇2
從遠古時代起,能夠呼風喚雨就一直是人類社會的夢想。東方龍王的傳說、西方宗教的祈禱、美洲的原始祭祀,人類一直為了追求農業的豐收和自然的和諧而努力。直到1946年,美國通用電氣公司的科學家文森特•謝福(Vincent Schaefer)與歐文•朗繆爾(Irving Langmuir),因為偶然的原因發明了采用干冰人工降雨的方法,此后他的同事伯納德•馮內古特(Bernard Vonnegut,小說家柯特•馮內古特的兄弟)又發明了使用碘化銀人工降雨的方法。幾十年來,人工降雨技術趨于成熟,在云中撒播催化劑實施人工降雨的方法沿用至今,古代祖先耕云播雨的傳說成為現實。
激光也能產生凝結核
人工降雨的核心是通過人工播撒催化劑(如碘化銀)形成凝結核,促使水蒸氣凝結,形成微小的水滴,當水滴足夠大的時候形成降水。但不能自然降水的云所能供應的水分較少,人工催化的經濟價值有限,而且也需要一定的自然條件。自然降水過程和人工催化過程依然存有很多難于解決的問題,能否采用其他方式形成凝結核呢?瑞士日內瓦大學的杰羅姆•卡斯帕倫(JéromeKasparian)所在的研究小組使用了激光來實現這一目標。
卡斯帕倫和他的小組成員在實驗室里向一個濕度很大、溫度在-24℃的房間里發射極短的紅外激光脈沖。在激光軌跡上可以看到線狀云的形成,關掉激光后對這個房間里的空氣進行分析,結果顯示它內部的濃縮水珠總量增加了將近一半,而云團里的濃縮水總量增加了將近100倍。
該科研小組在秋季集中向60米的柏林上空發射激光脈沖時,雖然用裸眼什么也看不到,但是氣象激光雷達利用激光監測大氣里的光散射情況,發現當他們發射激光時,空氣里的水珠密度和大小都提高了。該科研小組計劃采用不同波長的激光器、改變激光光束直徑和發散角、不同的激光脈沖時間來獲得最佳的激光降雨方案,雖然目前還沒有形成真正的激光降雨,科學家相信,未來向天空掃射激光,就能夠在一個較廣闊的范圍內創造凝結物,最終形成大范圍的降水。
激光預報降雨已獲得成功
也有科學家對此有不同意見,以色列耶路撒冷希伯來大學的大氣學家丹尼爾•羅斯菲德表示,在濕度很大溫度較低的情況下,這種在實驗室進行的試驗,在大氣里不會產生相同的結果。他說:“進行的這種實驗與自然云團沒有任何關聯。”但卡斯帕倫小組宣稱向含有水蒸氣的實驗裝置中發射這種激光,可以馬上觀察到直徑約50微米的水滴形成,這些小水滴還會進一步合并為直徑約80微米的大水滴。戶外實驗也顯示,在空氣濕度較高的情況下,發射這種激光可以促使空氣中水滴的形成。
激光在降雨預報中的應用已經有成功案例,受海洋氣候影響的歐洲大陸,傳統的方法很難對氣候做出準確預報,德國與法國科學家進行合作研究,利用激光測量大氣中水蒸氣的飽和程度,以對局部地區的降雨做出準確預報。這一原理和激光降雨的原理一樣,科學家們首先向空中發射一束高頻高能的激光,激光脈沖穿過大氣形成獨特的凝結核,而后利用另外一束激光對凝結核上聚集水分的情況進行觀察,借此測量空氣中的水蒸氣飽和度,并最終對該地區的降雨做出預報。
關鍵在秒激光器
不論是利用激光預報降雨還是希望能夠實現大面積的激光降雨,其中最關鍵的是高頻的脈沖激光器,這就是近幾年出現的飛秒激光器。飛秒激光是人類目前所能獲得最短脈沖的技術手段,飛秒激光是一種以脈沖形式運轉的激光,持續時間非常短,只有幾個飛秒,1飛秒是10-15秒,也就是1/1000萬億秒,它比利用電子學方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍。
飛秒激光具有非常高的瞬時功率,可達到百萬億瓦,比目前全世界發電總功率還要多出百倍。它能聚焦到比頭發的直徑還小的空間區域,使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。因此,物質在高強度飛秒激光的作用下會出現非常奇特的現象:氣態、液態、固態的物質瞬間變成等離子體,這種等離子體可以輻射出各種波長的射線的激光,離子化過程將改變激光束橫截面上電荷的分布。激光穿過大氣后這些微粒相互作用、交替變化的過程,使得這些離子化的空氣分子在最終達到穩定態后會生成天然的凝結核,促使水蒸氣凝結為水滴。
比傳統降雨手段更美好
傳統的人工降雨需要向云中撒播催化劑,如鹽粉、干冰或碘化銀等,這些催化劑本身會有一定的環境污染,制作和包裝這些催化劑成為適合播撒的狀態也需要消耗大量的能源和材料,撒播催化劑的方法有飛機在云中撒播;用高射炮或火箭,將碘化銀炮彈射入云中爆炸;在地面燃燒碘化銀焰劑等,這些播撒方法需要的設備和耗材都較多,十分不便。
激光降雨改變氣體分子狀態時間非常短,能夠更有效的快速形成降雨所需的凝結核。激光器消耗的能源只有電能,不會產生任何環境污染,而且只需要將激光器機載或是車載,便可以移動到任何需要的地方進行人工降雨。看起來激光降雨是一件挺美好的事情。
實現還有待時日
目前飛秒激光器的價格比較昂貴,激光降雨技術的理論和技術方法也處于探索和試驗研究階段,激光降雨技術的成熟還需要相當長的一段時間。
除了價格因素之外,激光在大氣中的傳輸和如何對大范圍的氣體分子發生作用是激光降雨面臨的兩大難題。雨云一般都離地面較遠,激光在大氣中傳輸的功率損耗是非常大的,所以如何有效的傳輸激光,使脈沖激光能量集中于雨云處的氣體分子而發生作用,是需要解決的難題之一。
此外激光的光束較細,能量集中,單束激光影響的范圍非常小,即使采用激光掃射的方式來發射激光,也和發生降雨需要影響到的空間范圍相差巨大,如何使非常小的激光對大范圍的大氣空間分子發生作用,是又一個技術難題。
篇3
人工消霧
由于大霧不利于污染物擴散,不僅使城區環境質量下降,大霧形成的高濕和含碳污染物等環境使空氣絕緣性能下降,致使高壓線間發生短路,造成輸電線路大范圍故障。為了最大程度消除大霧對人類活動的影響,氣象專家想出了各種“消霧”的方法。
對氣溫高于0℃暖霧,常采用加熱法或利用直升機或噴氣發動機攪動氣流以減少霧滴的濃度;此外,還可播撒氯化鈣、鹽粉、尿素等吸濕劑使霧滴形成大滴而下沉。對于低于O℃的冷霧,則可采用噴灑液態二氮化碳、丙烷、液氮等制冷劑產生冰晶或引入人工冰晶碘化銀使霧中水汽凍結,讓霧變成“雪”下落,以達到消霧目的。
人工增雨
形成降水必須要有兩個條件,一是云中要有充足的水汽,二是要有適當多的凝結核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝結核。一般是采用飛機、火箭、高炮、氣球和在上升氣流區地面燃燒碘化銀等手段,把催化劑送入云中。飛機一般飛到6000米左右高度穿云播撒催化劑。火箭、高炮則直接轟擊雷雨云適當部位,彈頭裝載碘化銀送入云中。氣球下掛碘化銀焰彈,升入云中零度層以上燃燒,把催化劑釋放出來。對溫度在零上的暖云,一般使用吸濕性物質如鹽粉、尿素、氯化鈣等,使云中水汽變成大水滴下落成雨。對于溫度低于零度的冷云則播撒人工晶核碘化銀等,或者播撒干冰、液體氮氣等,使冷云中冰晶數量增加而提高降水效率。
人工防雹
當雞蛋大甚至籃球大的冰雹從天空密集砸向地面,眨眼間,設施毀壞、牲畜斃命、人員受傷,其破壞程度不亞于一次“飽和式空中轟炸”。因此,怎樣在冰雹砸向地面之前就將其扼殺在“搖籃”之中,一直是氣象學家們面臨的緊迫課題。
云層中的水汽碰到凝聚核后會形成水滴下落,如果遇到低溫層和上升氣流,水滴會結冰并被托上云層。再次下落,如果再遇低溫和上升氣流,又會結冰并被再次送上云層。如此反復,冰雹就會“越長越大”,直至最后上升氣流無法承受其重量,它就會砸落到地面。
催化劑同樣是人工防雹的主力軍。當高炮將大量碘化銀等催化劑集中快速送到云層中時,就會在云中形成大量的凝聚核。這樣,本來因凝聚核過少易形成大冰雹的云層,由于突然出現大量凝聚核,冰雹就不易“長大”。而當冰雹的直徑在5毫米以下時,也就無法對地面構成危害了。一旦發現哪塊云彩“勢頭不對”,就會“以其之道還治其身”,“先下手為強”,用高炮對其進行“飽和攻擊”,讓冰雹變成“小鹽粒”溫順地落下來。
人工消雨
消雨的原理其實和人工降雨一樣,只不過是讓本來要在需要避雨的區域下的雨提前下而已。一般而言,是在需要消雨區域上風方向大約50公里左右的位置,一旦發現哪塊云朵要下雨,就使用人工降雨的方法,讓雨水提前降落。如此,需要防雨的區域自然也就是晴空朗朗了。
篇4
人工消霧:從大霧彌漫到陽光明媚
大霧不利于污染物擴散,不僅使城區環境質量下降,而且還給人們出行造成了很大的麻煩。為了最大程度地消除大霧對人類活動的影響,氣象專家想出了各種“消霧”的方法。對氣溫高于0℃的暖霧,常采用加熱法,或利用直升機、噴氣發動機攪動氣流,以減少霧滴的濃度。此外,還可播撒氯化鈣、鹽粉、尿素等吸濕劑,使霧滴形成大水滴而降落。對于氣溫低于0℃的冷霧,則采用噴灑液態二氧化碳、丙烷、液氮等制冷劑產生冰晶,或引入人工冰晶碘化銀使霧中的水汽凍結,讓霧變成“降雪”,以達到消霧的目的。
人工增雨:飛機、氣球、發生器、高炮和火箭齊上陣
大家知道,形成降水要有兩個條件:一是云中要有充足的水汽,二是要有適當多的凝聚核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝聚核。一般是采用飛機、火箭、高射炮、氣球和在上升氣流區下面燃燒碘化銀等手段,把催化劑送入云中。飛機一般飛到6000米左右的高空穿云播撒催化劑,火箭、高炮則直接轟擊雷雨云的適當部位,把裝載碘化銀的彈頭送入云中。對于氣溫在0℃以上的暖云,一般使用吸濕性物質如鹽粉、尿素、氯化鈣等,使云中水汽變成大水滴而下落成雨。對于氣溫低于0℃的冷云,則播撒人工冰晶碘化銀等,或者播撒干冰、液體氮氣等,使冷云中冰晶數量增加而提高降水效率。
人工防雹:千方百計不讓冰雹“長大”
當雞蛋大的冰雹從天空密集地砸向地面時,眨眼之間,莊稼毀壞,牲畜斃命,人員受傷,其破壞程度不亞于一次“飽和式空中轟炸”。因此,怎樣除“雹”安民,一直是氣象學家們面臨的一個緊迫課題。
云層中的水汽碰到凝聚核后會形成水滴下落,如果遇到低溫層和上升氣流,水滴會結冰并被托上云層。再次下落時,如果再次遇到低溫層和上升氣流,又會結冰并被再次送上云層。如此反復,冰雹就會“越長越大”,直至上升氣流無法承受其重量,它就會砸落到地面上來。所以,催化劑同樣是人工防雹的主力軍。高炮將大量碘化銀等催化劑集中快速地送到云層中,會在云中形成大量的凝聚核。這樣,本來因凝聚核過少易形成大冰雹的云層,由于突然出現大量凝聚核,冰雹就不易“長大”,從而變成“小顆粒”落下來。當冰雹的直徑在5毫米以下時,就無法對地面造成危害了。
篇5
【關鍵詞】:園林植物;養護;管理
園林養護工作,可謂是“三分栽,七分管”,通常一項園林工程完工后,必須要經過1-3年的養護才能完全交工。而且養護過程中還要通過修剪做到植物造型的設計,最根本的就是要做到精細化管理,從而發揮園林工程更大的生態效益與經濟效益。本文從園林養護的五項重點工作進行探討。
1、灌水與排水
園林植物的灌水、排水有四種方法:
1.1盤灌法。主要以干基為中心,在植物投影區域內以圓盤的形式筑埂圍土堰,盤深為15~30厘米,在盤內灌水。在灌水前應將盤內松土,讓水分充分滲透。盤灌法的范圍有限,容易破壞土壤的結構。
1.2穴灌法
主要在植物投影區域內挖穴,在穴中灌水,并且穴的數量要根據植物的大小來定,一般保持在8~12個、直徑為30厘米,在灌水后將土還原即可。還可以定距離,垂直埋置2~4個長為80~100厘米,直徑為10~15厘米的瓦管或者毛蕊管等灌水設施,并以碳末或者碎石進行填充。
1.3噴灌法
通過人工降雨等方式及時為植物噴水,其優點是可以節約大量的水。但是,人工降雨是機械化的灌溉,需要人工降雨機和輸水管道,以及先進的技術。
1.4滴灌法
此種方式是比較智能化和機械化的灌溉技術,主要以小水流為植物根區進行灌水。它具有自動化、節約勞動力、節約用水等優點,但是它的投資大、管材多、管道的彎頭容易發生堵塞。
要注意,土壤中水分含量過多,氧氣就會減少,植物根系只能進行無氧呼吸,長此下去,容易產生毒害根系的還原性物質,植株就會形成和積累過多的酒精,造成細胞內的蛋白質凝固,最后導致植株的死亡。同時,土壤中積水過多,透氣性差,阻礙好氣性細菌活動卻加快嫌氣性細菌大量活動,導致土壤中營養元素流失。以上就是為什么要及時排水的原因。
2、施肥
2.1環狀溝施肥法。秋冬季樹木休眠期,依樹冠投影地面的外緣,挖30~40厘米 的環狀溝,深度20~50厘米,將肥料均勻撒入溝內,然后填土平溝。放射狀開溝施肥法:以根際為中心,向外緣順水平根系生長方向開溝,由淺入深,每株樹開5~6條分布均勻的放射狀溝,施入肥料后填平。穴施法:以根系為中心,挖一圓形樹盤,施入肥料后填寫土。也有在整個圓盤內隔一定距離挖,一個大樹盤挖5~6個,施入肥料后填平。
2.2全面施肥法。即所有苗木翻地后普遍施肥。肥料除了施入土壤中可被根系吸收利用外,還可根外追肥,將事先配制好的營養元素,噴灑到植株枝葉上,被其吸收利用,制造有機物質,促使植株生長。根外追肥要嚴格掌握濃度。
2.3根據植物根系施肥。園林植物根系的分布特點決定了植物的土壤施肥方法,在根系分布集中的地方要往土壤深處施肥,這樣做的目的是促進植物吸收更多的營養物質。根系強大而又分布深的植物像銀杏、胡桃、油松等,要往土壤深處施肥;而根系較淺的植物尤其是幼樹像洋槐、懸鈴木等,要注意往土壤淺出施肥。
3、苗木整形與修剪
園林樹木的整形修剪主要是根據各種苗木生長的自身的特點以及對預期達到的觀賞要求不同。
3.1喬木類植物的整形、修剪要求樹干筆直挺拔,不能過早撤掉固定拴護桿。要及時鋸掉成年樹木不規則的樹枝和冠幅大的擋風枝,避免因大風雨而這段樹枝。
灌木類植物要求整齊有序,對植物形狀要不斷的進行人工修剪,一般可以采用鐵絲編制文字的方式讓灌木通過編制修剪,生長成形。
3.2對于定植年代比較久的灌木,要有計劃地培養新枝,分批地疏除老枝。
3.3短截突出灌木叢外的徒長枝,保證灌木叢的整齊均衡,對于具有拱形枝的樹種要除外。
3.4對于不作為留種所用的殘花廢果,要及時除去,以免消耗植物的養分。
4、草坪養護
4.1在春天,草坪正處于發芽生長的旺季,一定要有充足而又適當的水分,過多過少都不利于草坪的生長,尤其是北方地區雨水少、風沙大,水分蒸發又快,更要注意。除此之外,在園林養護過程中還要注意對草坪土壤松土,保證根部有充足的生長空間,從而促進春季草坪迅猛生長。
4.2在夏天,主要是需要對草坪噴灑農藥,做好預防病蟲害,保護草坪。因為夏季北方溫度且雨水少,氣候干燥,這時候草坪生長較緩慢,施肥也更加重要,但是要注意施肥量。
4.3在秋天,秋高氣爽,天氣干燥,且處于草坪的有一生長旺季,這時候要給草坪施肥的同時還需要提供充足的水分。足量的水分不但有利于還有利于根部的發育成長,還有利于根部吸收各種營養元素。灌溉很重要但是在草坪生長旺季的秋天對其進行修剪會有利于草坪的生長。
4.4在冬天,尤其要注意養護草坪,防止有人踐踏草坪,尤其是北方溫度很低,土壤受凍板結,草坪根部生長力弱,如果再收到外部重壓,草坪生長必然會收到威脅。
5、病蟲害防治
5.1園林植物的蟲害主要有:木虱、介殼蟲、潛葉蛾、天牛、金龜子、潛葉虎等,而近年來較嚴重的是蟲害是木虱,其次是介殼蟲,一般采用介特靈、速撲殺、常規殺蟲劑等都能達到防治效果。
5.2園林植物的病害主要有:炭疽病、白粉病、根腐病等,一般采用多菌靈、托布津等防治藥物,藥物濃控制在800~1000倍。園林植物的病害除了藥物防治外,還要經常清理植物的殘枝敗葉,及時排除漬水,在枝葉修剪后及時噴藥。
5.3在進行園林植物的病蟲害防治中,要充分考慮防治效果和生態平衡,結合經濟效益和社會安全,適當的放寬防治指標,合理控制有害生物指標,以植物的檢疫為前提,植物的養護管理為基礎,合理使用農藥殺蟲,積極開展物理防治。
結語
做好園林植物的養護與管理工作,不僅要熟悉植物本身的習性,還要依據當地的氣候環境做好實施。特別在是澆水、施肥、除草、修剪、病蟲害防治等五個重點工作方面,必須要因地制宜,因勢利導,才能有效調節園林植物的養分,保證期順利生長。
【參考文獻】:
[1]唐⑾.關于園林施工與養護管理的措施探討[J].城市建筑,2013,02
篇6
關鍵詞:教育游戲 ;游戲任務;任務設計
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2012)30-7354-04
1 教育游戲的概念
在國外,教育游戲一詞最早出現在八十年代的美國,而在我國,教育游戲起步較晚,還屬于新生的事物,并且目前對教育游戲的認識仍然沒有一個統一的定義。但由于教育游戲給教育教學帶來了新的活力,越來越多的專家開始致力于教育游戲的研究,并提出了不同的定義。到目前為止,對教育游戲的認識主要有一下的觀點:1)把教育游戲作為一款教學軟件;2)把教育游戲作為一款游戲軟件;3)把教育游戲作為一種工具;4)把教育游戲作為一種游戲化學習環境。
上述是各個學者對教育游戲的認識。而要想設計好一款教育游戲,游戲任務的設計是主要的部分,那么如何設計教育游戲的游戲任務?要設計一款好的教育游戲,就要從以學習者為中心,以教學目標位向導,結合學習內容設計出適合學習者特征并能激發學習者興趣的游戲任務上述是各個學者對教育游戲的認識。而要想設計好一款教育游戲,游戲任務的設計是主要的部分,那么如何設計教育游戲的游戲任務?要設計一款好的教育游戲,就要從以學習者為中心,以教學目標位向導,結合學習內容設計出適合學習者特征并能激發學習者興趣的游戲任務。
2 教育游戲的游戲任務設計要遵循的原則
一般游戲任務分三個過程:游戲者進入情境接受任務——努力探索完成任務并獲得獎勵——接受新的任務繼續體驗。而對于教育游戲來說,游戲任務是學習目標和學習內容的載體。因此我們在設計游戲任務時應在充分分析學習目標和學習內容基礎上,并結合前面構思的故事情境,設計游戲任務。個人認為,在設計游戲任務時應注意一下幾點:
1)要以現有的教學目標為依據,以學習內容為依托
教育游戲的設計要遵循教育性與游戲性平衡,游戲性是指一個游戲的設計首先應該有趣,否則便不能吸引玩家,同樣教育游戲的設計也首先必須有趣,只有這樣才能吸引學習者參與進來,否則和普通的教學軟件就沒什么區別。但教育游戲又不同于一般的電腦游戲,它主要是用來幫助學習者學習的,所以設計的游戲必須要遵循教育性原則。而我們在設計一款教育游戲的時候一定要把握要教育性與游戲性的平衡。
而要實現這種平衡的關鍵是思考如何把學習目標和游戲任務相結合,如何把學習內容很好地融入到游戲任務當中,讓學習者在完成游戲任務的同時也掌握了相應的學習內容,達到我們預先設計好的學習目標。因此在設計游戲的任務時首先要對學習目標和學習內容進行分析,爭取讓學習目標和學習內容無縫地融入到游戲任務當中。
2)以學習者的特征為基礎
教育游戲的一個最大優勢就是注重是學習者的主體性,即應以學習者為中心。因此游戲任務的設計要以學習者的特征為出發點,設計任務時不僅應考慮他們的心理特征、年齡特征、思維方式等,還應考慮他們目前的認知水平。沉浸理論認為:只有學習者目前的經驗水平和所要面對的挑戰任務相一致時,學習者才能達到最大程度的沉浸,學習者才能達到最深刻的體驗。如圖3-4所示。如果游戲的任務難度大于學習者目前的認知水平時,學習者就會在學習者感到焦慮、緊張,相反,如果游戲任務遠遠低于學習者的認知水平時,學習者就會由于長時間做太簡單沒刺激性的事而感到厭倦。
因此我們需要根據前面的學習者分析進行,設計出適合他們目前認知水平的游戲任務。我們在設計游戲任務時要根據“最近發展區理論”,設計出讓他們通過自己的努力和認真學習會達到的游戲任務。這樣才能讓學習者在游戲中獲得最好的體驗。
3)游戲任務的設計要有容易到難,讓學習者容易上手。
4)游戲任務要提供激勵機制,學習者每完成一定的任務,要獎勵他們一定的物品或獲得升級等,這樣才能激勵學習者繼續玩下去。這剛好符合學習動機理論。
3 案例《神探小西游唐記》游戲任務設計
本文設計的教育游戲《神探小西游唐記》是一款基于初中化學的教育游戲,該游戲主要是供初三學生在課下學習初中化學時用的,在游戲中玩家小西通過在不同的情境中完成不同的游戲任務學到相關的化學知識、并產生對化學的興趣。
3.1 游戲主題和故事劇情簡介
該游戲的的主題以科幻、穿越為主題,結合目前比較流行的偵探類電視劇《神探狄仁杰》。主要寫了中學生小西(被同學稱為神探)穿越到唐朝,沖破種種難關拯救被惡魔抓走的英雄任務狄仁杰的情景。
在該游戲中,根據學習內容與學習目標一共設置4個任務情景,每個任務情景設置一個或多個關卡,學習者每完成一個關卡,說明他們已經達到對相應知識點的掌握。為了鼓勵學生玩游戲的興趣,在該游戲中還設置了獎勵機制,每完成一定的任務,都會獲得一定的獎勵,期中包括物質獎勵與精神獎勵。精神獎勵如獲得升級、獲得榮譽稱號等,物質獎勵如獲得一定的物品、金錢等。
3.2 游戲任務的設計
該教育游戲的游戲總任務是沖破種種關卡、打敗魔獸救出狄仁杰。該游戲一共設計四個任務。每個任務都對應一定的知識點,對應一個教學目標。
在每個游戲任務中都根據學習內容與學習目標設置一定的關卡,學習者只有完成前一個場景的任務,獲得一定的等級后才可以進入下一個場景,否則的話游戲就不能進行下去,不過每個場景里面都會提供一定的幫助信息,比如有的是通過武術密集(知識寶典)獲得幫助,有的是通過詢問路人獲得幫助。學習者完成相應的學習任務時,就能獲得升級,當獲得一定的等級后,就能進入到下一個場景。在該游戲中,每個場景的游戲任務都與相應的學習內容或學習目標聯系在一起。
每個游戲任務對應的學習內容如表1:
以下是四個游戲任務設計:
1)任務1:地窖之妖
游戲任務:小西在該游戲中利用學所的知識破解地窖之妖之謎,為村民們排除了疑慮與擔心。
對應的學習內容為:二氧化碳的物理性質與化學性質。在該游戲中如果玩家破解了該謎語,就會升級并自動進入下一個場景。否則如果玩家破解不了的話就會彈出提示,提示玩家是否要看化學寶典,玩家通過學習化學寶典獲得相應的知識,學習完后回到場景中繼續執行任務。
游戲情節:當小西到達一個偏遠的山村的時候,看到那里的村民滿臉的驚慌,他就詢問到底是怎么回事。原來是這個村莊出現了妖怪。村莊里有一口干井,無論是人還是動物只要不小心掉下去就再也出不來了,這個井里住著妖怪。小西通過自己的分析加上游戲中的提示破解了這個謎語,原因是里面二氧化碳密度比空氣大,所以都沉到井的底部,這樣導致井底二氧化碳濃度過大,氧氣缺少,而二氧化碳又不支持呼吸,這樣就導致里面的人或動物因缺氧而窒息而死。(當然如果小西不知道原因的話或相應的知識沒掌握的話可以翻看該游戲提供的化學寶典,在下面的任務中都是這樣的,用戶可以通過學習化學寶典來完成獲得相應的知識,完成相應的游戲人任務。) 通過完成該游戲任務,小西不僅學到了二氧化碳的物理性質,而且還把所學的知識運用到生活當中,為人們排憂解難,更體會到學習的興趣。
2)任務2:人工降雨
游戲任務:為人們解決干旱之災,實施人工降雨。
對應的學習內容為:固體二氧化碳的也就是干冰的性質和作用。
游戲情節:在第2個情景中,小西處于一個干旱的地區,到處是饑餓的人們,小西經過了解才知道這個地方常年干旱,莊家常年欠收,幾乎好多年不降雨了。小西決定幫助這些人們。正在此時,一個精靈出現了,她問了小西一些與人工降雨有關的問題,只要小西回答對這些問題,就可以人工降雨,幫助這些人們,同時能獲得升級。
通過該游戲任務的完成,玩家不僅掌握了固體二氧化碳的性質和作用,還在整個游戲的體驗中體會到學習的快樂。因為用所學的知識解決了實際生活中的問題,幫助了這里的人們,小西在整個游戲的體驗過程中獲得了自我價值的實現。
3) 任務3:火災之謎
游戲任務:小西斷案,破解了火災之謎的案件。
學習內容:掌握燃燒的三個條件
游戲情節:小西在該游戲場景中應用所學的知識破解了一場冤家錯案,通過該任務的完成,小西掌握了燃燒的三個條件。
4)任務4:食狗洞之謎
游戲任務:小西在該任務中解開地窖之妖的謎語,并且打敗魔獸救出英雄人物狄仁杰。
學習任務:這是對前面知識的鞏固與加深,通過該游戲任務情境的體驗,小西進一步了解了二氧化碳的物理性質與化學性質,同時掌握了鐘乳石、溶洞的形成原理與過程。
游戲情節:小西沖破種種關卡,終于到達了目的地,關押狄仁杰的山洞,在洞門口遇到了矮人鬼與半身獸在門口守門(這些都是為了增加游戲的興趣設置的),小西利用前面獲得的等級與武器戰勝了這些矮人鬼與半身獸,進入了山洞,可卻發現自己的小狗生命值越來越弱,自己卻安然無事,難受這個山洞中有傳說的食狗妖?小西仍然不相信有妖怪一說。通過分析,小西得知其中的原因還是二氧化碳在作怪。
學習者通過在該游戲任務情景的體驗,進一步了解了二氧化碳的物理性質與化學性質,并且了解了鐘乳石、溶洞的形成。
參考文獻:
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篇7
瑞士聯邦理工學院的溫德林?斯達克的團隊,一直對人體溫度自我調節機制很感興趣。“如果能讓房屋也具有這種功能,就能大大減少能量的消耗。”斯達克回憶他們最初的設想,“水當然是最好的工具,因為它每蒸發一公斤,就能帶走2兆焦耳的熱量。”通過計算,他們發現只要5毫米厚的水層,就可以讓曝露在下午陽光下的屋頂保持涼爽。“但是,怎么讓它儲存在屋頂上,到有需要的時候再蒸發呢?這是問題的關鍵。”
他們首先想到的是常見的醫療用pHEMA水凝膠。水凝膠是一種半固態的人造膠狀物質,由親水性聚合物高分子鏈構成,能吸收大量水分。我們熟悉的果凍、隱形眼鏡、還有寶寶退熱貼等,都屬于水凝膠制品。
斯達克和同事將一層pHEMA水凝膠涂到了房屋模型的屋頂,并模仿熱帶國家的氣候,給它進行人工降雨和日曬,但結果令人失望。“最表面的凝膠層很快就干了,里面的水蒸發得非常慢,根本起不到降溫效果。”
要讓屋頂真正“出汗”,就必須找到一種物質,讓它在熱的時候能自動將水分逼出來。斯達克想到了一種叫溫敏性水凝膠的新型聚合物。一旦周圍溫度達到了32℃,它就會自動將吸收的水分釋放出來。但這種物質通常是溶于水的,沒法直接使用在屋頂上。
“我們試著在水凝膠的高分子鏈之間增加交聯劑(一種在線型分子間起架橋作用的物質,能使多個線型分子相互鍵合交聯成網絡結構),用來降低它的溶解度,但這又影響了它的溫度敏感性。”
調整過不同成分比例,他們發現,當水凝膠含有5%的交聯劑時,既可以達到足夠的堅固性,溫度轉換性能也還是很出色。最后,斯達克的團隊設計出了一種三明治式的屋頂覆蓋層:表面是薄薄的聚碳酸酯膜,中間夾著一層水凝膠,底下再鋪一層聚氯乙烯薄層。
在燦爛的陽光下,新型溫敏性水凝膠中儲存的水分會不斷蒸發,讓屋頂溫度一直維持在35℃。一旦水分全部蒸發完,屋頂溫度立刻升到了60℃。而采用醫用pHEMA水凝膠的話,屋頂濕度會迅速達到45℃,然后再慢慢升至60℃,效果顯然不如前者。
篇8
作為高一化學,特別是高一的第一、三、五章,屬于理論基礎知識,這需要我們花很多的時間去記憶。但是記憶不是單純地去死記硬背,而是在理解的基礎上去記憶。有些同學可能不理解了,什么叫理解記憶,這里我跟大家舉個簡單的例子。比如高一化學離子反應這個概念,“凡是有離子參加或者離子生成的化學反應叫離子反應”,那么我們就要具體的來理解這個概念中的每個字詞句的具體含義。首先是離子,中學化學中的離子指的是可自由移動的離子,進而聯想到什么情況下才有自由移動的離子呢?通過前面對電解質電離知識的學習知道,能夠產生自由移動的離子的有兩種情況,一種是離子化合物(包括鹽和堿)在熔融狀態下,一種是在水溶液中,也就是說只有在這兩種狀態下才有可能產生自由移動的離子。對下面這個反應:2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2(s)+2H2O,雖然反應物中均含有離子,但是不是自由移動的離子,在生成物中也是沒有自由移動的離子,中學階段對這樣的反應不研究,也寫不出它的離子反應方程式來,只能用化學方程式來表示。其次是“有離子參加或者離子生成”,這里包含了兩層意思,第一,很明顯反應物中有離子參加而沒有要求生成物中一定要有離子生成,同樣,生成物中有離子生成時也不一定非要反應物中有離子參加,比如以下兩個反應:(1)Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O,(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2;第二,在離子反應的概念中,其中一個“有”字,說明并非一定要所有的反應物都以自由移動的離子來參加反應,至少有一種即可,當然也就并非生成物中也一定要有自由移動的離子生成。在這樣理解的基礎上,我們不難用這樣一句好理解的話來總結離子反應的概念,即“只要化學反應中包含有能夠自由移動的離子,那么該反應就是離子反應”,而這句話是要大家在分析和理解后才得出的結論,這樣記憶起來也就容易得多了。我相信,只要大家經常持之以恒的做,大家的思維一定可以提高,思考和處理化學問題的能力一定大大加強。這個時候我們來談記憶,我想不再是一件難事了吧!
另外,除了理解記憶之外,還有其他的記憶方法,這里主要提及一下“特殊情況特別記憶”。比如,有些常用的,平常的,符合大家思維習慣的東西,大家就容易記住,而有些受前者的干擾常被大家混為一談,這些就是需要特別關注的。我們應時時對之進行關注,以免關鍵時刻出現“粗心”情況。例如我們通常對氧化還原反應有這樣簡單的記憶“凡是有單質參加或者生成的反應就是氧化還原反應”,殊不知,如“石墨金剛石”,“O2O3”,這些單質之間的轉化由于沒有化合價的升降,因而該類反應不屬于氧化還原反應。由這個事實說明,我們要抓住判斷一個事物的本質依據。
除了以上的記憶方法以外,其實學習當中聽課也是一個重要的中心環節,怎樣上好課,這本事一件很平常的事情,談不上什么方法問題,但是就是這個簡單的環節,也并非盡人盡知。其實聽課也要有一種好的習慣,這樣才能收到事半功倍的效果。下邊我講一講聽課的一些注意事項:
一是課前預習不可少。所謂預習,就是了解教材的大體內容和難易程度。預習時注意把握教材的總體思想:這節書主要講些什么物質?各物質之間有何聯系(如物理性質,化學反應)?重點物質是什么?這些都是預習之有要有一定印象的。預習時遇到疑難點,而自己又一時解決不了,應把它們集中起來用筆記本記錄下來,以增強聽課的針對性。另外,也可以通過相應的參考學習書,解決這些問題,以提高自己的自學能力,同時為預習了解更多的知識。
二是巧妙聽課,主動思考。課堂上以聽老師講授為主,基本循著老師的思路去聽。同時要動腦子主動思考,力爭得到“接受—思考—理解”的最佳綜合效益。抓住基本概念,領會主要精神。老師講課有不同的“松緊度”,學生聽講也應有不同的“響應度”。在預習中以懂的東西就不必多話力氣。而對疑難點則要仔細聽,聽課中可進行合理的“聯想”和適度的停留。“聯想”主要是課堂內容的相關知識,可以有“樹木”聯想到“森林”。譬如,在聽到AgI可用于人工降雨時,自然聯想到初中是學過的干冰(CO2)也可以用于人工降雨。這雖然舉的是一個簡單的例子,但只要廣泛聯想,對于知識的掌握是大有裨益的。但卻不能脫離課堂而無目的想入菲菲。所謂“停留”,是指聽到課堂重要之處,可以稍微停下來思考,細味這個問題。也可以為聽課帶來一定興趣。不過不要忘了還要留一點精神聽老師后面的課,爭取把課聽活。
還有,課堂筆記也很重要。有人說“過不動筆墨不看書”。我們也應做到“不動筆墨不聽課”。記筆記,就是在理解的基礎上,用自己的語言,記下一些概念,思路,疑難點等。那種課上抄筆記,課下讀筆記,考前背筆記的做法是不可取的。
三是鞏固課堂成果。每次下課是,并不要幾急于使自己的思想一下子松開,而要用幾分鐘時間靜靜思考一下本堂課的基本內容:中心要旨。這雖是幾分鐘工夫,效果卻是不可低估的。
篇9
在日常生活中,產生的靜電壓有時可高達數萬伏,但是由于摩擦起電的時間極短,所產生的電流量也很小,因而一般不會對人體造成生命
危險。可是在醫療手術臺上,靜電火花能引起麻醉劑的爆炸,從而傷害醫護人員和病人,必須予以注意。還有,靜電吸附的大量塵埃中含有多
種病毒、細菌與有害物質,對人體健康有危害,嚴重的靜電現象可使人體皮膚起斑發炎,還可使人心情煩躁、頭暈、胸悶、鼻咽不適,甚至可
引發氣管炎、哮喘和心律失常等。
篇10
1將抽象概念、理論通過貼切、簡單易懂的示例進行講解
物理化學的任務是把化學領域中各種現象聯系起來,對其中的一般規律予以更深刻、更本質的探討,其中的一些重要理論、概念或規律比較抽象,學生難于理解。通過將抽象概念和理論與學生熟悉的背景知識相聯系,使學生易于理解和接受。
如真實氣體的節流膨脹是熱力學部分的一個難點,在講這部分內容時,可以設問“人工降雨中有沒有節流膨脹?”“高壓氫氣瓶泄露為什么可能會引起爆炸事故?”“電冰箱是怎樣實現制冷的?”。然后通過講解總結出實現該過程必須滿足的3個要點:系統突然發生變化、流過阻礙、壓力減小,它們分別對應絕熱、節流、膨脹。然后再回答以上問題:人工降雨時充當新相種子的CO2固體小顆粒就是把液態CO2通過高壓瓶的針形閥放出實現節流膨脹,噴灑出小顆粒的干冰;若高壓氫氣瓶泄露,氫氣經節流膨脹后溫度升高,可能會引起爆炸事故[1];電冰箱制冷循環中的第三步絕熱節流膨脹是制冷劑過冷液體通過毛細管狹窄的通路時,由于管路的阻滯作用,節流降壓、降溫。這樣就使原來干巴巴的教學過程變得生動有趣。
再比如化學勢這個概念是熱力學中的一個非常重要的概念,在相平衡、化學平衡中都有重要應用,但這個概念比較抽象。在講這個概念時,可以設問:“水為什么總是從高處流向低處?”學生一定會回答因為高處的水勢能高,這時抓住時機引入化學勢的概念,強調化學勢類似于物理學中的勢能,勢能越高的物體越不穩定,同樣化學勢越高的相和物質越不穩定,因此一種物質會從化學勢高的相自發向化學勢低的相轉移、化學反應總是自發地向∑vBμB<0的方向進行,使學生對化學勢有個初步了解。這時可以繼續設問“常溫常壓下的水和水蒸氣,哪一個化學勢更高?如果是100℃,常壓下呢?為什么?”“密閉的鐘罩內有A、B兩杯液體,A杯內是純水,B杯內是蔗糖水,那么經過足夠長的時間兩杯液面有什么變化”,進一步加深學生對概念的理解。
在講熱力學第二定律的開爾文說法時,提到第二類永動機,第二類永動機是從單一熱源吸熱完全轉化為功而不引起其他變化的機器。這個概念學生感到抽象,難以理解,但如果加上這個解釋,學生就感到容易理解了:假如人類能造出第二類永動機,帶有這種機器的輪船就可以從海洋這個單一熱源中源源不斷地汲取熱量推動輪船前進而不引起任何變化(海洋是一個巨大的能源庫,有人曾經估算過,只要使地球上海水的溫度下降0.01℃,汲取的熱量夠全世界的機器運轉1500年[1])。那么今天行駛的輪船就不必再攜帶任何的燃料和動力。實際上正常熱機必須工作于高、低溫兩個熱源之間,無法找到與海洋這個高溫熱源相匹配的低溫熱源是這種機器根本不可能存在的原因。
2將物理化學與現實生活聯系起來,培養學生學習的興趣
恰當地將教學內容與一些學生遇到過的熟悉的生活實例聯系起來,遵循“提出生活中的實例(問題)——引入講授新內容——讓學生猜答案——給出答案”的思路,當學生最終恍然大悟時,會深感學以致用的無限樂趣,從而激發濃厚的學習興趣,保證課堂教學效果。為簡便起見,下面僅列出問題與答案要點。
植物為什么具有一定的抗旱性和耐寒性?冬季建筑施工中,為了保證施工質量,常在澆注混凝土時加入少量鹽類,其主要作用是什么?冰凍后的水果放入涼水中浸泡一段時間,發現水果表皮結了一層薄冰,而內層果肉卻解凍了,為什么?為什么我們輸液時用的生理鹽水是0.9%、葡萄糖水5%?濃度高了或低了行不行?海洋中的動物能不能在淡水中生活?鹽堿地的農作物長勢不良,甚至枯萎,其主要原因是什么?——稀溶液依數性知識,沸點升高、凝固點降低、等滲溶液、低滲溶液和高滲溶液。
為什么在高山上做飯有時做不熟,而用高壓鍋很快可做熟?——克-克方程,壓力越大,沸點越高。
鐵表面上鍍鋅、鉻或涂油漆、塑料等的作用是什么?——防腐,涂保護層。
為什么冰箱里的食物保鮮時間長?——阿倫尼烏斯方程,溫度越低,食物腐敗時間越長。
為什么不同藥品的貯存期不同?如何確定?怎樣延長藥品有效期?——因為不同藥品分解反應的反應級數n和反應速率常數k不同,根據n和k可計算出藥品在常溫下分解10%所需的時間即為“貯存期”[2]。降低溫度可延長有效期。
洗衣粉為什么在溫水中去污能力更強?發酵粉發面時為什么用溫水和面面發得更快?
——酶在溫水中催化活性最高。
自由水滴、氣泡為什么是球形?為什么小水珠碰在一起有合并成大水珠、粉末有結塊的趨勢?——表面能越小越穩定。
人工降雨的原理是什么?在春天光滑的墻壁和粗糙的墻壁哪個更容易回潮?農民為什么要鋤地?僅只為除雜草嗎?——開爾文公式,粉末狀干冰或AgI晶種作為凝結核心,降低水蒸氣的過飽和度。粗糙的墻壁更容易回潮,不只為除雜草,粗糙的墻壁和鋤地時切斷的毛細管利于使大氣中的水蒸氣在其中凝聚,使墻壁回潮和增加土壤水分,毛細凝聚現象。
雨衣、雨傘材料為什么能防雨?制作原理是什么?——增大接觸角,使雨水呈球狀滾落;制作時,在布上刷涂層或添加材料來減小氣固界面張力。
表面活性劑的洗滌去污原理是什么?——增加潤濕,起泡、增白、占領清潔表面。
表面活性劑的起泡原理是什么?——增加液體薄膜的強度。
最重要的交通信號為何設置為紅色?為什么天空是藍色的而朝陽和夕陽是火紅的?——瑞利光散射公式,藍紫色光散射強,紅色光散射弱。
為什么在大江大河入海口處會形成三角洲?鹵水點豆腐的原理是什么?明礬為什么能凈水?——溶膠聚沉,電解質的聚沉,溶膠相互聚沉。
墨水中為什么要加入阿拉伯膠?為什么在制作冰淇淋的時候要加入明膠?——高分子對溶膠的保護作用。
食物保鮮需要的低溫浴怎樣選擇?——水-鹽相圖,根據需要的溫度選擇鹽類。
電動車用的電池一般是什么電池?它的電動勢是多少?具備什么條件可以成為可逆電池?用什么方法可以測出它的電動勢?怎樣根據它的電動勢求出電池反應的平衡常數?實際使用時,電池的端電壓和可逆電池的電動勢大小一樣嗎?為什么?溫度升高或降低,電池的電動勢是否改變?——鉛酸電池,約2.0V,可逆電池須滿足的3個條件,對消法,E=RTzFlnK,電池的端電壓小于電動勢,因為兩極存在極化現象。溫度改變,電動勢也改變,電動勢的溫度系數可通過實驗求得。
在一個密閉絕熱的房間里放置一臺電冰箱,將冰箱門打開,并接通電源使其工作,過一段時間之后,室內的平均氣溫將如何變化?——升高。根據熱力學第一定律,Q=0,W>0,所以熱力學能升高,溫度升高。
因為北冰洋沒有可飲用的淡水,全是海水(海水中NaCl含量為2.5%),所以愛斯基摩人需要到冰山上去取回冰來熔化,愛斯基摩人應在怎樣的環境溫度下取冰?——H2O-NaCl相圖,愛斯基摩人應在溫度為252~273K的季節取冰[3]。
3將物理化學與工農業生產聯系起來,提高學生學習的積極性和創造性
物理化學所具有的基礎性、理論性、先導性和綜合性的特點,使之成為工農業生產的一塊重要基石,在工農業生產中起著重要作用。恰當地將教學內容與工農業生產聯系起來,遵循“提出工農業生產中的實例(問題)——引入講授新內容——啟發學生總結答案——給出答案”,使學生對理論實質產生更深的認識,增長實踐經驗,避免理論與實踐脫節,既提高了學習興趣,又培養了學生的科學思維與解決問題能力。為簡便起見,下面僅列出問題與答案要點。
經典范例,同為碳元素,298K,標準壓力下,石墨能否轉變為金剛石?可以用幾個判據來判斷?如果不能,那么怎樣使石墨轉變成金剛石?轉變程度是多大?怎樣提高轉變速率?——不能,可以用熵判據和吉布斯自由能判據來判斷和計算,采用加壓的辦法(壓強大于1.5×109Pa)可使石墨轉變成金剛石,利用ΔrGm=-RTlnK,可求出K,加熱。
冬天,工業上用管道運送硫酸時為什么要稀釋?——形成穩定化合物相圖,純硫酸的熔點在283K左右,而與一水化合物的低共熔點在235K,所以在冬天用管道運送硫酸時應適當稀釋,防止硫酸凍結。
結晶法精制粗鹽的原理是什么?——水-鹽相圖,首先鹽的組成必須大于低共熔點時鹽的組成才能通過降溫得到鹽的晶體。
當乙醇含量低于95.57%時,能否通過精餾得到無水乙醇?怎樣才能得到?——雙液系最低恒沸點相圖,不能,先加入分子篩等吸水劑,使乙醇含量超過95.57%,再精餾可得無水乙醇。
工業上制備高純物質(如8個9以上的半導體材料)原理是什么?——固相完全互溶相圖,區域熔煉。
工農業生產中通過測量水的電導率來檢驗水的純度,依據是什么?——純水的電導率k=5.5×10-6S•m-1,普通蒸餾水的電導率是1×10-3S•m-1,重蒸餾水和去離子水的電導率均小于1×10-4S•m-1,所以只要測定水的電導率就可以知道水的純度是否符合要求。
電解α±=1的ZnSO4水溶液,在陰極上Zn2+和H+哪個優先被還原?——Zn2+優先被還原。極化電勢高的優先析出,因為氫有較大的超電勢,使得氫的極化電勢低于鋅。
化工廠的一些管道或容器為什么常連到外加直流電源的負極上?——防腐,陰極保護法。
為什么大量處理固體粉塵的工廠,必須高度重視防止粉塵爆炸?——表面能高不穩定。
化工生產中采用的噴霧干燥工藝的原理是什么?——開爾文公式,小液滴飽和蒸氣壓大。
農藥中加入少量潤濕劑的作用是什么?采油時為什么要加入潤濕劑?——增加潤濕,減小液固和氣液界面張力。
泡沫浮選為什么可以提高礦石品位?——降低潤濕,增大液固界面張力。
金屬陶瓷復合材料綜合性能的發揮取決于陶瓷與金屬之間的潤濕性能的大小。燒銀法,是指在陶瓷表面燒滲一層銀,由于銀的導電能力很強,抗氧化性能好,在銀面上可直接焊接金屬。若已知高溫下的各個表面張力,那么液態銀能否潤濕瓷件表面?[3]——用楊氏方程求接觸角。
考古工作中怎樣根據動力學原理估算尸體的埋葬時間?——根據一級反應的動力學方程來計算。由于古尸上裹的布碎片中放射性14C的衰變是一級反應,利用衰變半衰期及其活性可以估算。
4將物理化學與其他化學課和實驗操作聯系起來,提高學生解決實際問題的能力
物理化學是從研究化學現象和物理現象之間的相互聯系入手,從而探求化學變化中具有普遍性的基本規律,所以我們可以利用物理化學原理來解決其他化學學科學習或化學實驗操作中遇到的問題。恰當地將教學內容與它們聯系起來,遵循“化學學習或實驗操作中的問題——引入講授新內容——給出答案”,可以培養學生的科學思維與解決問題能力,提高學習物理化學的積極性。為簡便起見,下面僅列出問題與答案要點。
為什么用二氧化錳和鹽酸反應制備氯氣時必須用濃鹽酸?——將二者反應設計成電池,電池的電動勢要大于零,根據能斯特公式可求出鹽酸必須是濃鹽酸。
如何用電化學法測定一些難溶鹽的溶度積或弱電解質的解離常數?——將沉淀溶解平衡或解離平衡反應設計成原電池,再根據E=RTzFlnK計算出K即可。
實驗室用蒸餾水洗滌容器為什么提倡少量多次?——分配定律。
分析化學中為什么常用含HCl20.24%的溶液作為標準溶液?——最高恒沸點相圖,最高恒沸點溫度為381.65K,含HCl20.24%。
堿性溶液中,氯氣能發生歧化反應,那么Br2能發生嗎?——能發生。計算Br2與其氧化態和還原態所構成的兩個電極的電勢差是否大于零。
蒸餾時為什么要加入沸石?——開爾文公式,過熱液體,防止暴沸。
分離操作中陳化的原理是什么?——開爾文公式,晶體顆粒越小溶解度越大。
實驗室玻璃儀器洗干凈的標準是什么?——蒸餾水對干凈的玻璃接觸角約為0°,水應完全潤濕玻璃儀器,均勻分布成膜,不掛水珠或成股流下。
實驗室的電子天平罩里為什么要放硅膠?——吸附空氣中的水蒸氣,氣固吸附。
5挖掘科學技術前沿中的物理化學知識,激發學生學習興趣和探索創新精神