一、有效碰撞理论 1．有效碰撞： 2．活化分子： 3．活化能： 4．催化剂： 5化学反应必备两个条件： 第一，分子有较高 ．．_________（即_____________）； 第二，碰撞要有合适的___________。 6、用碰撞理论解释浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响。 ①、浓度：在其他条件不变时，增大反应物浓度，增多，因而单位时间内的增多，化学反应速率。 ②、压强：对于气体来说，其他条件不变时，增大压强即增大，因而可以增
大 ③、温度：在其他条件不变时，升高温度，一方面增加，使一部分原来能量较低的分子变成，反应物中活化分子百分数，单位时间内增多；另一方面加快，单位时间里反应物分子间的碰撞次数，反应速率。但前者是反应加快的主要原因。 ④、催化剂：在其他条件不变时，使用催化剂，能活化能，大大增加，反应速率。 7.请绘制反应过程中活化能与反应热的关系的二维图象 8、判断正误：打“√”or“×” A．当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应( ) B．分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件( ) C．有效碰撞是发生化学反应的充分条件( ) D．发生有效碰撞的分子一定是活化分子( ) E．活化分子的碰撞一定是有效碰撞( ) F．活化分子间每次碰撞都发生化学反应( ) G．有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关( )
H．活化能的大小决定这个化学反应前后的能量变化大小( ) I．使用催化剂能改变分子的活化能( ) J．催化剂能使不起反应的物质间发生反应( ) K．实验室制氢气时，若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液，则产生氢气的速率加快，该反应中硫酸铜是催化剂 ( ) L．单独加热氯酸钾，产生氧气的速率小，而将少量高锰酸钾和氯酸钾混合共热制氧气，产生氧气的速率明显加快，该实验中高锰酸钾是催化剂 ( )
多刚体系统的碰撞理论及应用现状 一、多体系统碰撞动力学建模理论 多体系统碰撞力学从力学本质上是一种非定常、变边界的高度非线性动力学过程，其中对碰撞过程的正确处理是解决多体接触碰撞动力学问题的关键。按照对碰撞过程假设的不同，可以将其建模方法分为以下3种类型:冲量动量法，连续碰撞力模型，基于连续介质力学的有限元方法。文献[1]对它们各自在理论建模和数值方法方面的优势和局限性进行了讨论。 碰撞问题作为持续时间很短的瞬态动力学过程，对于实验装置的响应速度要求很高。常用的碰撞测量传感器主要有应变传感器、压电传感器、激光传感器和高速摄影机。 二、具有摩擦的刚体碰撞 刚体碰撞是力学上的一个经典问题,但目前大都采用给定恢复系数进行分析的方法，文献[2]则直接从两刚体碰撞时Newton第二定律出发，建立了计及摩擦的两刚体碰撞基本理论。对于具有摩擦的刚体碰撞，两刚体接触点切线方向受到摩擦力的作用，影响了碰撞结果，而两刚体切线方向的运动状态(称碰撞状态)又与刚体质量分布、摩擦系数和初始接触状态等有关，呈现出多样性。具有摩擦的刚体碰撞过程两刚体在接触点的相对运动可分为单向滑动(Sliding)，反向滑动(Reversed sliding)和粘滞(Sticking)这三种现象。 1、两个刚体不受外力自由地运动,在某一瞬间发生碰撞,如图1所示。 假定：（1）假定在接触点,法线方向作用压缩力,切线方向作用摩擦力,且接触点不传递力矩； （2）在碰撞过程中,碰撞接触时间极短,在碰撞过程中,刚体1和2的惯性矩阵以及雅可比矩阵可视为一定； （3）是2维平面碰撞问题,其运动只在n和t构成的平面内产生。在接触点,刚体2作用刚体1的力的切向成分,滑动时按照库仑摩擦定律(干摩擦)。 在这3点假设的基础上，可以得到接触点的相对速度、两个刚体的相对运动和碰撞接触时的力传递模型和基本关系式。 2、碰撞状态的分类判别法、冲量和恢复系数 碰撞过程中,切线方向的相对运动如图2所示，能分成三类:单向滑动碰撞，其相对滑动方向在碰撞过程中是一定的不变的；反向滑动碰撞，其切向相对滑动速度减小，在时刻成为
浅谈汽车碰撞理论与仿真方法 摘要：本文主要介绍了汽车碰撞理论基本内容以及仿真方法。首先，概述了汽车碰撞理论的特点、基本原理，着重阐述了汽车碰撞的基本形式，对其中包括汽车对刚体的碰撞、汽车对汽车的正面碰撞、汽车对汽车的追尾碰撞，汽车对汽车的侧面碰撞等内容，对如何鉴别区分这几种碰撞形式做了简单的方法分析。特别对刚体碰撞、正面碰撞、追尾碰撞等做了详细的介绍，重点在于阐明了碰撞速度的基本计算方法。其次，片面的描述了汽车碰撞仿真方法，以汽车正面碰撞有限元仿真模拟、汽车侧面碰撞仿真方法为例，简单介绍了它们的语运用步骤。 关键词：碰撞原理；碰撞形式；碰撞速度；碰撞模拟 1.引言：汽车结构安全设计和交通事故的科学分析都要求掌握汽车肇事特征与碰撞的基本规律。问题的难点在于，在碰撞过程中，汽车在瞬态力的作用下车身结构产生快速的非线性大变形，单单从刚体运动学、动力学来推断碰撞前的车速是不可能的，必须深入研究在碰撞过程中汽车结构的弹塑性性能及相关的变形、能量、速度、加速度及撞击力的变化规律，从而确定这些特征参量与碰撞速度的非线性关系。研究汽车碰撞过程中碰撞速度与结构变形的关系是汽车改型、开发及设计中十分重要的基础性研究，它对于现代道路交通事故鉴定分析的重要性逐渐引起人们的关注。美国国家道路安全局从！台汽车碰撞试验中给出汽车的刚度系数及其变形计算方法，日本著名的汽车交通事故鉴定专家林洋先生多次指明：“汽车车身作为碰撞物体的特性至关重要，这是因为必须根据汽车车身的损坏状态反推出碰撞事故的产生过程。”在他的著作中给出了汽车典型碰撞过程的汽车变形与碰撞速度的经验公式。美、日汽车试验研究成果中给出低速下汽车碰撞速度与汽车车身变形的线性关系。它的重要价值不仅指出几个典型碰撞下车速判别定量依据，更重要的指明了汽车碰撞速度与结构变形的深入研究方向的重要意义，这也是本课题系统研究的指导原则。 2.汽车碰撞理论基本概述 2.1汽车碰撞的特点 碰撞是瞬间物理过程,碰撞时间极短,它携带碰撞体的很多信息[]1。严格的讲，汽车碰 撞具有以下特点： 1）是车辆之间相互交换运动能量的现象； 2）是相互挤压、通过车身的损坏和固定物的损坏来消耗一部分运动能量； 3）是部分相互损坏而另一部分相互推斥的现象； 4）不仅有运动能量的交换，有时还伴有将部分运动能量转换成角运动的现象； 5）车辆与乘员之间有剧烈的相对运动，这就是乘员的二次碰撞，即乘员受伤害的原因之一； 6）碰撞过程及其短，一般在0.1-0.2s时间内发生。 乘员的运动，以摩擦功的形式消耗掉。碰撞后的运动时间一般为数秒。碰撞与碰撞后的运动是人力根本无法左右的纯物理现象，碰撞与碰撞后的运动结果，将造成车辆损失、
高中化学复习知识点：碰撞理论及活化能 一、单选题 1．研究化学反应的热效应有利于更好的利用化学能。下列说法正确的是 A．升高温度可以增加分子的活化能 B．放热反应任何条件下一定能自发进行 C．生成物的键能总和大于反应物的键能总和的反应为放热反应 D．生成物总能量高于反应物总能量的反应为放热反应 2．下列说法中有明显错误的是 A．对于气体反应来说，增大压强（减小容器体积），可使单位体积内活化分子数增加，因而反应速率加快 B．活化分子之间发生的碰撞不一定为有效碰撞 C．升高温度，一般可使活化分子的百分数增大，因而反应速率加快 D．加入适宜的催化剂，可使分子获得更高的能量，从而提高活化分子的百分数，反应速率增大 3．合金ThNi5可催化反应CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g），在一定温度下，反应过程中有无催化剂的能量变化如图。下列叙述正确的是 A．使用催化剂时反应的速率主要决定于第②步 B．缩小体积可加快该反应速率，是因为增大了活化分子百分数 C．使用催化剂降低反应的焓变，降低温度有利于产物的生成 D．升高温度，平衡常数减小 4．汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。下列说法正确的是 A．升高温度可使该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小 B．增大压强，可以使NO和CO完全转为为无污染的N2和CO2，而消除污染 C．该反应反应物总能量小于生成物总能量 D．使用高效催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，反应速率增大5．下列有关活化分子和活化能的说法不正确的是
A ．发生有效碰撞的分子一定是活化分子 B ．升高温度，可增加单位体积活化分子数 C ．增加气体反应物的浓度，可以提高活化分子百分数 D ．使用催化剂可降低活化能，提高单位体积活化分子百分数 6．N A 代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ） A ．对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，是因为活化分子百分数增加 B ．设N A 为阿伏加德罗常数的值，0.5mol/L 氯化铁溶液中Fe 3+的数目小于0.5N A C ．常温下将干燥的pH 试纸浸泡在0.01mol/L 的NaOH 溶液中来测溶液的pH ，测得pH=12 D ．2.8g 铁与0.05molCl 2充分反应，转移0.1N A 电子 7．据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是 A ． B ． C ． D ． 8．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)+Y(g)W(s)垐?噲 ? △H ＞0，下列叙述正确的是( ) A ．在容器中加入氩气，反应速率不变 B ．加入少量W ，逆反应速率增大 C ．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D ．若将容器的体积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次数增大 9．对于在一定条件下进行的化学反应：2SO 2+O 2垐?噲?2SO 3，改变下列条件，可以提 高反应物中活化分子百分数的是 （ ） A ．增大压强 B ．升高温度 C ．加入SO 2 D ．减小反应物浓 度 10．下列说法正确的是（ ） A ．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增大
碰撞理论 在分子运动论基础上，以硬球碰撞为模型，也叫硬球碰撞理论。 一、碰撞理论的基本论点 1、微观模型 (1) 反应物分子可看作简单的刚球, 无内部结构; (2)分子间除碰撞间外无其它相互作用 (1)分子必须通过碰撞才能发生反应; 二碰撞理论基本论点 不是任何两个反应物分子碰撞都能发生反应，只有碰撞动能大于或等于某临界能[或阈能]的活化碰撞才能发生反应并满足一定的空间配布几何条件的碰撞反应才能发生反应； 活化分子的能量较普通能量高，它们碰撞时，松动并部分破坏了反应物分子中的旧键，并可能形成新键，从而发生反应，这样的碰撞称为有效碰撞或非弹性碰撞，活化分子愈多，发生化学反应的可能性就愈大。 两分子在引力和斥力作用下, 当两分子的质心在碰撞过程中所能到达的最短距离称为碰撞直径或有效直径。 碰撞截面：按刚球模型, B 分子与A 分子相碰时, 只要B 分子的质心落在图中虚线圆的面积内, 就算B 与A 相碰了. 通常把该区域称为碰撞截面, 以表示, 则 3、碰撞频率 4，反应阈能与实验活化能的关系 指前因子 5.概率因子 P=K 实验/K 理论 AB 2d πσ=AB B A AB AA c c RT L Z πμπ22d 2=B A AB AB c c RT L Z πμπ8d 22=πμ πRT L d AB 8A 2=
优点： 碰撞理论为我们描述了一幅虽然粗糙但十分明确的反应图像，在反应速率理论的发展中起了很大作用。 对Arrhenius公式中的指数项、指前因子和阈能都提出了较明确的物理意义，认为指数项相当于有效碰撞分数，指前因子A 相于碰撞频率。 缺点： 模型过于简单，所以要引入概率因子，且概率因子的值很难具体计算。 阈能还必须从实验活化能求得，所以碰撞理论还是半经验的。 过渡态理论 理论基本出发点： 化学反应从本质上看是原子之间重新排列组合，在排列组合的过程中，体系的势能降低，使的反应能进行下去。 马鞍点 在势能面上，活化络合物所处的位置T点称为马鞍点。 该点的势能与反应物和生成物所处的稳定态能量R点和P点相比是最高点，但与坐标原点一侧和D点的势能相比又是最低点。 如把势能面比作马鞍的话，则马鞍点处在马鞍的中心。从反应物到生成物必须越过一个能垒。 将三维势能面投影到平面上，就得到势能面的投影图。 体会 图中曲线是相同线性三原子体系有三个平动和两个转动自由度，所以有四个振动自由度: 势能的投影，称为等势能线，线上数字表示等势能线的相对值势能面的计算说明，从反应物到产物需经过一个过渡态，在这个过渡态，反应物部分断键，产物部分成键，我们称之为活化络合物，其能量是势能面上的鞍点，其与反应物的能量差是反应必须克服的势垒。 线性三原子体系有三个平动和两个转动自由度，所以有四个振动自由度: 对称伸缩振动，rAB与rBC相等 不对称伸缩振动，rAB与rBC不等； 不对称伸缩振动，rAB与rBC不等； 过渡态理论要点 势能面的计算说明从反应物到产物的历程中经历了一个称为活化络合物的过渡态; 2. 反应物与活化络合物能按达成热力学平衡的方式处理； 3. 活化络合物通过不对称伸缩振动转化为产物，这一步转化是反应的决速步。 4. 反应体系的能量服从波尔兹曼分布。
从吸能说起看汽车碰撞理论分析 汽车碰撞的理论分析，具有高中物理知识的就可以看懂！ 当前汽车的碰撞实验的一个陷阱就是：不同车型都是对着质量和强度都是无限大的被撞物冲击。然后以此作为证据，来证明自己汽车的安全性其实是差不多的，这是极端错误的。 举个例子：拿鸡蛋对着锅台碰，你可以发现所有的鸡蛋碎了，而且都碎得差不多，于是可以得出鸡蛋的安全性都差不多。可是你拿两个鸡蛋对碰呢，结果是一边损坏一半吗？ 错！你会发现，一定只有一个鸡蛋碎了，同时另一个完好无损！ 问题出现了：为什么对着锅台碰都差不多，但是鸡蛋之间对碰却永远只有一个碎了？这个实验结果与汽车碰撞有关系吗？ 原因就在于：当结构开始溃败时，刚度会急剧降低。让我们仔细看一下鸡蛋碰撞的过程吧！1，两个鸡蛋开始碰撞一瞬间，结构都是完好的，刚性都是最大；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是其中一个刚性较弱的结构开始溃败；3，不幸发生了，开始溃败的结构刚度急剧降低，于是，开始溃败就意味着它永远溃败，于是所有的能量都被先溃败的一只鸡蛋吸走了。 我们在看看汽车之间的碰撞吧（撞锅台，大家的结果当然都一样！）。1，开始，两车的结构都是完好的，都在以刚性对刚性；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是刚性较弱的A车的结构开始溃败，大家熟知的碰撞吸能区开始工作；3，不幸再次发生，因为结构变形，A车的结构刚度反而更急剧降低，于是开始不停的"变形、吸能"；4，在A车的吸能区溃缩到刚性的驾驶仓结构之前，另一车的主要结构保持刚性，吸能区不工作。 结论：两车对碰，其中一个刚度较低的，吸能区结构将先溃败并导致刚度降低，最终将承受所有形变，并吸收绝大部分的碰撞能量。 这就是为什么你总可以看到，两车碰撞时，往往一车的结构几乎完好无损，另一车已经是稀哩哗啦拖去大修！ 回到最近一个一直很热的话题：钢板的厚度对安全性有影响吗？答案不仅是肯定的，而且大得超出你的想象：钢板薄20％不是意味着安全性下降20％或者损失增大20％，而是意味着你的吸能区将先对手而工作，并将持续工作到被更硬的东西顶住（可能是你的驾驶舱），并承担几乎全部的碰撞形变损失！ 总结：在车与车的碰撞中，输家通吃。所以一个拿汽车的刚度开玩笑的车厂，它根本不在乎你的生命。 你永远不能在碰撞实验中看到，不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点，结果就是零和一的区别！太惨了！看到就没人买了！ 附：一些特殊例子的解释： 一，轻微碰撞，两车的车灯都碎了。解释：强度高的车灯先碰碎了强度低的车灯，但是在继续的过程中，被后面强度更高的金属杠撞碎。所以在碰撞的瞬间，还是只有一个破碎！ 二，中等碰撞，B车防撞杠有轻微痕迹，A车严重变形。解释：塑胶防撞杠弹性大，所以实际上两车的吸能区的前杠直接隔着杠相抵。强度高的那个吸能区不变形，强度低的那个吸能区变形后，导致较严重的严重损坏。 三，猛烈碰撞，两车的吸能区都溃败了。解释：1，刚度低的A车吸能区先溃败退缩，一直到被刚性很强的驾驶舱结构抵住。2，如果还有能量，B车车头
碰撞连接理论 概述： 碰撞连接理论来自对自然发展的观察和总结，通过碰撞这个运动方式解读和认知这个世界的一种方式，研究的是自然科学发展方向的规律性和自然生物进化的驱动力。研究方式采用是有效碰撞和有效连接之间的平衡模型。 宇宙大爆炸最初的那一瞬间，爆炸产生的动能，奠定了形成生命基础的运动和碰撞。运动是碰撞的基础，而碰撞为有序的逻辑创造了可能，有序的逻辑组合产生后的每一次的碰撞都会衍生出一个新的逻辑，随着新碰撞不断产生，新的逻辑组合形式不断出现。一旦一个碰撞产生的逻辑组合在一个稳定的环境里存在足够久，就会不断加强产生有效连接的连接键。这个形体产生的有效连接本身所具有的动能和加强自身连接从而回避无效碰撞的运动方式，就是我们所谓的意识。建立起物质和意识的桥梁就是有序的逻辑组合形体的运动。自然的多样性也是有效碰撞多样性的一个表现形式。 正文： 进入当代我们认知这个世界的知识不断增多，但这不仅没有消除我们的疑惑，反而让我们的困惑更多，矛盾更为尖锐。当下自然科学知识对于生命的根本性问题遇见了许多不能解释和与原来建立的知识体系冲突的地方，并且对于自然界和生命发展过程中出现的许多问题都不能进行解释和找到问题的出路，当我们一次次的审视生命发展史一代代生物的发展和消亡背后的原因是什么，是什么决定了物种的发展走向，又是什么原因让人类站在了地球自然的顶端？为了探究这个世界何去何从，我们是一个什么样的个体，人类的发展方向又是什么样的？ 我们首先还原到自然发展的原始状态：宇宙大爆炸最初的那一瞬间，爆炸产生了动能，奠定了生命形式的基础：运动。运动是碰撞的基础，而碰撞则为有序的逻辑组合创造了可能，有序的逻辑组合产生后的每一次的碰撞都会衍生出一个新的逻辑，随着新碰撞不断产生，一旦一个碰撞产生的逻辑组合在一个稳定的环境里存在时间足够久，这个组合就会不断加强形成有效连接的连接键。这个形体产生的有效连接本身所具有的动能和加强自身连接从而回避无效碰撞的运动方式，就是我们所谓的意识。建立起物质和意识的桥梁就是有序的逻辑组合形体的运动。自然的多样性也是有效碰撞多样性的一个表现形式。 当有效碰撞所组成的逻辑组合进行想要保持这个逻辑形式持续存在的方式有两种：加强自身的逻辑连接强度和复制产生自身逻辑的新个体。最初碰撞产生的逻辑组合连接能量尚弱，随时都可能被别的碰撞冲击溃散，形成的逻辑组合处在进化阶段，需要不断有效碰撞以加强逻辑连接，自身逻辑连接能量不足以支撑持续存在，而应对连接键的老化最有效的方式
有效碰撞 目录 有效碰撞之一 能引起化学反应的碰撞叫有效碰撞。如果反应物分子间任何一次碰撞均能发生反应，例如，H2与I2反应在常温下，当两者浓度均为1mol·L-1时，根据分子运动论可以算出每毫升、每秒内反应物分子可以发生约为1028次碰撞，仅需10-5s的时间，即可完成反应。换言之，反应可以在瞬间内完成。但从测定其反应速率知道，其中发生反应的只有1015次·mL·s-1，可见，差不多在1013次碰撞中仅有一次发生反应。能发生反应的碰撞显然是活化分子间的碰撞；那些大量的未能引起反应的碰撞叫无效碰撞，或弹性碰撞。未能引起反应的碰撞，显然是非活化分子(或普通分子)间的碰撞。 有效碰撞之二 能够发生化学反应的分子(或原子)的碰撞叫做有效碰撞。 在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，在千百万次碰撞中，大多数碰撞不发生反应，只有少数分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子是活化分子。而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。发生有效碰撞的分子有能量的因素，还有空间因素，只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。 编辑本段有效碰撞理论 其基本假设 （1）分子为硬球型； （2）反应分子A和B必须碰撞才能发生反应； （3）只有那些能量超过普通分子的平均能量且空间方位适宜的活化分子的碰撞，即“有效碰撞”才能起反应。
据此结合气体分子运动论，导出气相双分子反应的速率常数（k）有如下定量公式：k=N0（rA+rB）2[8πRT（1/MA+1/MB）]1/2e-E/RT=BT1/2e-E/RT 其中N0为阿佛伽德罗(Avogadro)常量，rA、rB为分子半径，MA、MB为分 子质量，E为临界能（或称阈能），R为理想气体常量，T为热力学温度，B 是与温度无关的常数。 具有足够能量的反应粒子互相碰撞并且分解化学键才会产生化学反应，这就是碰撞理论，如果没有这种能量，粒子们只不过是互不伤害地跳来蹦 去而已。 早在1918年，路易斯运用气体运动论的成果，提出了反应速度的碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的碰撞是反应进行的先决条件。反应物 分子碰撞的频率的越高，反应速率越大。 下面以碘化氢气体的分解为例，对碰撞理论进行讨论。 2HI(g)----H2(g)+I2(g) 通过理论计算，浓度为1×10^-3mol·L^-3的HI气体，在973K时分子碰撞次数约为3.5×10^28L^-3·s^-1。如果每次碰撞都发生反应，反应速 率应约为5.8×10^4mol·L^-3·s^-1.但实验测得，在这种条件下实际反应速率约为1.2×10^-8mol·L^-3·s^-1.这个数据告诉我们，在为数众多的 碰撞中，大多数的碰撞并不能引起反应，只有极少数碰撞是有效的。 碰撞理论认为，碰撞中能发生一组分子（下面简称分子组）首先必须 具备足够的能量，以克服分子无限接近时电子云之间的斥力，从而导致分 子中的原子重排，即发生化学反应。我们把具有足够能量的分子组成为活 化分子组。活化分子组在全部分子占有的比例以及活化分子组所完成的碰 撞次数占总数的比例，都是符合麦克斯韦—玻尔兹曼分布的， 故有： f=e^[-Ea/(RT)] 式中F成为能量因子，其意义是能量满足要求的碰撞占总碰撞次数的 分数；e为自然对数的底；R为气体常数；T为绝对温度；Ea等于能发生有效碰撞的活化分子组所具有的最低能量的NA倍（NA是阿弗加德罗常数）。 能量是有效碰撞的一个必要条件，但不充分。只有当活化分子组中的 各个分支采取合适的取向进行碰撞时，反应才能发生。一下面反应说明这 个问题。 NO2+CO----NO+CO2 只有当CO分子中的碳原子与NO2中的氧原子相碰时，才能发生重排反应；而碳原子与氮原子相碰的这种取向，则不会发生氧原子的转移。 因此，真的有效碰撞次数，应该在总碰撞次数上再乘以一个校正因子，即取向因子P。 反应物分子之间在单位时间内单位体积中所发生的碰撞的总数是NA （阿弗加德罗常数）的Z倍，则平均反应速率ν可表示为 ν=ZPf=ZPe^(-Ea/RT) （代号为*）
大学实验化学 化学反应速率 难题解析 例7-1 HNO 2分解反应机理如下，求总反应的速率方程表示式。 分析 复合反应的每一步都是元反应，反应的速率方程由速率控制步骤决定。 解 )2 (HNO O)2(H )2(NO (NO)21c c c c k = ， )2(NO )4O 2(N 22c c k = =)O 2 H ()NO ()2HNO ()NO ()2HNO (212123c c c k c c k k k ? v =)O 2 H ()NO ()2HNO (222123c c c k k k 例 7-2 证明一级反应完成99.9%所需要的时间近似为半衰期的10倍。 解 t 1/2 = 0.693/ k 例 7-3 根据如下的气相反应相关数据 T (K) 600 645 k (L 2·mol -2m·in -1) 6.62? 105 6.81? 105 k’ (L·mol -1·min -1) 8.40 40.8 求：（1）两个温度下的平衡常数。 （2）正向反应和逆向反应的活化能。 解 （1）600K 时，45 1088.740.81062.6'?=?==k k K 640K 时，45 1067.18 .401081.6'?=?==k k K （2）正反应的活化 1 21221ln )(k k T T T RT E a -= = 5 1062.65 1081.6ln K )600645(K 645K 600K mol J 314.811??-????-- =2.02 kJ ·mol -1 逆反应的活化能 1 22112'''ln )(k k T T T T R E a -= =40 .88.40ln K )600645(K 645K 600K mol J 314.811-????--=113.0 kJ ·mol -1
个性化学科优化学案 鹰击长空——基础不丢 1运用有效碰撞理论解释浓度,压强,温度,催化剂对化学反应速率的影响 (1) 浓度:当其他条件不变时,增大浓度，反应速率( ) (2)压强:对于有气体参与的化学反应当其他条件不变时, 增大压强，反应速率( ) 讨论恒温增压,恒容充入反应物,恒容充入惰性气体,恒压通入惰性气体时反应速率的改变1恒温增压,反应速率( ) 2恒容充入反应物, 反应速率( ) 3恒容充入惰性气体,反应速率( )
4恒压通入惰性气体, 反应速率( ) (3)温度:当其他条件不改变时,升高温度，反应速率( ) (4)催化剂：催化剂能（ ）化学反应的速率，使用正催化剂，反应速率( ) *1下列说法正确的是( ) A 增大反应物浓度,可以增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大 B 有气体参加的化学反应,若增大压强,可以使活化分子百分数增大,从而使反应速率增大 C 升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 D 催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数,从而成千上万倍地增加反应速率 2在500℃时,2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)正向是放热反应的平衡体系，只改变下列条件，请把影响结果填入下表 *3将除去氧化膜的镁条投入到少量稀盐酸中进行实验，实验测得氢气的产生速率变化情况如图曲线所示，对该曲线的解释中正确的是（ ） A ．从t1→t2的原因是镁与酸的反应是放热反应，体系温度升高 B ．从t1→t2的原因是镁与水反应，致使酸的浓度升高 C ．从t2→t3的原因是随着反应的进行酸的浓度下降 D ．从t2→t3的原因是随着反应的进行温度越来越低 攻玉之石—经典例题
跨江公路特大桥船撞力学分析研究 田钦，程海根 华东交通大学土木建筑学院，南昌（330013） E-mail：tianqin224@yahoo.com.cn 摘要：随着经济和交通运输的发展,航运量不断增大,受船舶撞击而诱发的桥梁跨塌事件日益增多。根据统计资料表明,最近几十年来,世界上发生的船舶撞毁桥墩的重大事故就超过百余起。这类事件往往造成桥梁倒塌、船舶沉没、人员伤亡和水陆运输干线长期中断的严重后果,经济损失巨大。因此,船-桥碰撞及桥梁的防撞研究已成为具有广泛意义的国际性课题,日益引起各国政府、学者、工程界的关注。本文针对跨江公路特大桥船撞事故，概述了国内外船-桥碰撞力学的一般计算方法，特别是如何用有限元软件ANSYS建立船-桥碰撞模型。最后进行结构损伤分析并提出防撞设施的设置方法。 关键词:碰撞力；桥梁防撞；有限元 中图分类号：TU235 1. 引言 根据国内外有关资料文献的介绍，船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生，船撞桥事故的频率更是超出我们的想象。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。众多船撞桥事故轻则船桥两败俱伤，损失数万元，重则桥塌人亡，损失则以数百万、甚至更多计，大量的间接损失更是难以计算。 船撞桥问题在国外从20世纪80年代初开始得到认真的研究，经过20年的努力，欧洲和美国等国家已经制定了专门的设计规范或指南。虽然目前我国有关大桥的安全保障部门采取了一系列的安全措施，但是一直未得到足够的重视，也没有专门的设计规范或指南可供工程师使用。在公路桥梁设计规范中的相应条款过于简单，设计船撞力过低，对桥梁设计几乎没有影响，这不符合实际情况。随着跨江的公路特大桥越建越多，以及大江航道等级的提高，大吨位的船只越来越多地进入了大江，加之建桥后的航道演变，这些跨大江桥梁被船撞的风险明显加大，对这些特大桥进行船撞安全风险评价，并提出一些防范措施，就显得尤为重要。 2. 船桥相撞有限元计算方法的研究 2.1船-桥碰撞力学计算研究方法 2.1.1 Minorsky理论 Minorsky船-船碰撞理论[5-7]自1975年公开发表后,已为众多的实验所证实,由此奠定了船-船碰撞的分析基础,并推广应用于船-桥碰撞,为国际桥梁工程界和各国学者公认。Minorsky 的研究工作主要是将船-船碰撞问题分为两个相互独立的部分,即动能损失和结构损伤,并用统计分析方法将它们联系在一起。 2.1.2 汉斯—德鲁彻理论 汉斯和德鲁彻教授根据CG—71955—A合同研究提出的,主要是研究公路桥梁预防船舶的撞击[5-7]。该理论将船舶碰撞桥墩及其防撞设施等效成一个弹簧质量系统的数学模型,计算碰撞中桥墩或防护系统受撞位置处的最大位移、船舶的最大加速度、船舶的最大撞击力、撞击过程的持续时间。
汽车碰撞的原理 从吸能说起看汽车碰撞理论分析汽车碰撞的理论分析，具有高中物理知识的就可以看懂，好好学习学习！ 吸能对于车车碰撞是致命的，现在的车祸车车碰占80％以上，碰树撞墙掉悬崖毕竟只是少数，当前汽车的碰撞实验的一个陷阱就是：不同车型都是对着质量和强度都是无限大的被撞物冲击。然后以此作为证据，来证明自己汽车的安全性其实是差不多的，这是极端错误的。举个例子：拿鸡蛋对着锅台碰，你可以发现所有的鸡蛋碎了，而且都碎得差不多，于是可以得出鸡蛋的安全性都差不多。可是你拿两个鸡蛋对碰呢，结果是一边损坏一半吗？错！你会发现，一定只有一个鸡蛋碎了，同时另一个完好无损！问题出现了：为什么对着锅台碰都差不多，但是鸡蛋之间对碰却永远只有一个碎了？这个实验结果与汽车碰撞有关系吗？原因就在于：当结构开始溃败时，刚度会急剧降低。让我们仔细看一下鸡蛋碰撞的过程吧！1，两个鸡蛋开始碰撞一瞬间，结构都是完好的，刚性都是最大；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是其中一个刚性较弱的结构开始溃败；3，不幸发生了，开始溃败的结构刚度急剧降低，于是，开始溃败就意味着它永远溃败，于是所有的能量都被先溃败的一只鸡蛋吸走了。我们在看看汽车之间的碰撞吧（撞锅台，大家的结果当然都一样！）。1，开始，两车的结构都是完好的，都在以刚性对刚性；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是刚性较弱的A车的结构开始溃败，大家熟知的碰撞吸能区开始工作；3，不幸再次发生，因为结构变形，A车的结构刚度反而更急剧降低，于是开始不停的“变形、吸能”；4，在A车的吸能区溃缩到刚性的驾驶仓结构之前，另一车的主要结构保持刚性，吸能区不工作。结论：两车对碰，其中一个刚度较低的，吸能区结构将先溃败并导致刚度降低，最终将承受所有形变，并吸收绝大部分的碰撞能量。这就是为什么你总可以看到，两车碰撞时，往往一车的结构几乎完好无损，另一车已经是稀哩哗啦拖去大修！回到最近一个一直很热的话题：钢板的厚度对安全性有影响吗？答案不仅是肯定的，而且大得超出你的想象：钢板薄20％不是意味着安全性下降20％或者损失增大20％，而是意味着你的吸能区将先对手而工作，并将持续工作到被更硬的东西顶住（可能是你的驾驶舱），并承担几乎全部的碰撞形变损失！总结：在车与车的碰撞中，输家通吃。所以一个拿汽车的刚度开玩笑的车厂，它根本不在乎你的生命。你永远不能在碰撞实验中看到，不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点，结果就是零和一的区别！太惨了！看到就没人买了！ 附：一些特殊例子的解释：一，轻微碰撞，两车的车灯都碎了。解释：强度高的车灯先碰碎了强度低的车灯，但是在继续的过程中，被后面强度更高的金属杠撞碎。所以在碰撞的瞬间，还是只有一个破碎！二，中等碰撞，B车防撞杠有轻微痕迹，A车严重变形。解释：塑胶防撞杠弹性大，所以实际上两车的吸能区的前杠直接隔着杠相抵。强度高的那个吸能区不变形，强度低的那个吸能区变形后，导致较严重的严重损坏。三，猛烈碰撞，两车的吸能区都溃败了。解释：1，刚度低的A车吸能区先溃败退缩，一直到被刚性很强的驾驶舱结构抵住。2，如果还有能量，B车车头吸能区不敌A车驾驶舱，也开始溃败吸能。3，最后如果还有能量，两车驾驶仓结构直接碰撞。聪明的你应该可以看出，刚度高的B车驾驶员在缓冲两次后才发生驾驶舱的直接碰撞，你希望是在那个车里面！四，吸能区的结构复杂多了，哪是鸡蛋可以比的。解释：结构的完整性是刚度的最重要保证。越复杂的结构一旦开始溃散，刚性消失的越快。这就是为什么日本车和欧洲车碰撞的时候，日本车就是个活动的棺材……，其实在两车相撞时，你自己才是最大的杀手，或者说是你自己的惯性将你撞散的。举个极端的例子，2个同样大小的球体，一个是石头另一个是木头制成，在迎面向碰时，碰撞的结果是木质球向相反的方向运动，而石质球则保持原先的轨迹，但减速运动，同时根据物理公式可以得到以下结论： 1、两球碰撞初期有各自的速度，但相对速度是相同的，从矢量上来看方向相反。 2、在碰撞的瞬间，相互传递各自的能量。 3、碰撞结束后，
●§3反应速率理论（The Rate Theories of Elementary Reaction） 在第一章已经讲解了化学反应动力学参数n、k、Ea、A 的实验测定方法，其中k、Ea、A是决定化学反应速率大小的主要因素。对于有的化学反应，这些动力学参数不易测定。能否不做实验，而是借助于分子运动理论和分子结构参数（键长、键能、键角、振动转动频率）来计算化学反应的k 值呢？ ●§3.1气相基元反应的简单碰撞理论 (The Simple Collision Theory of Gas-Phase Elementary Reactions, SCT) 简单碰撞理论是Lewis在1918年提出后发展起来的。它借助一些基本假设，推导出双分子气相反应的速率常数k的表达式。 ●§3.1.1简单碰撞理论的基本假设( The Basic Hypotheses of SCT ) ①气体分子是刚性硬球； ②气体分子A与气体分子B之间若要发生化学反应，这两个 分子必须彼此碰撞； ③不是所有的碰撞都能导致化学反应发生，只有沿着两个碰
撞分子连心线上的相对平动能超过阈能Ec （threshold energy ）或临界能的碰撞才能引起化学反应； ④反应进行中，Maxwell-Boltzmann 气体分子速率的平衡分布总是保持着的。 §3.1.2分子运动理论基础*(The Kinetic-Molecular Theory of Gas ) Maxwell 速率分布： f (v ,T)＝Ndv dN v ＝4π (T k m B 2)2 3v 2 exp(-T k mv B 22 ) Maxwell 能量分布： 平动能εt ＝2 1mv 2 d εt ＝mv d v N dN E ＝f (v ,T)d v ＝4π(T k m B 2)2 3v 2 exp(-T k mv B 22 )d v ＝ π2 (T k B 1)2 3exp(-T k B t ε)εt 2 1d ε f (εt )＝ π2 (T k B 1)2 3exp(- T k B t ε)εt 2 1 分子的平均速率 v ＝ N v N B B B ∑＝N vdN v ?∞0 ＝N vdN v ?∞ ＝?∞ )(dv v vf ＝4π(T k m B 2) 2 3?∞-0 2 3 )2exp(dv T k mv v B ＝ m T k B π8?∞ -0 222)2()2exp()2(T k mv d T k mv T k mv B B B
汽车碰撞理论阐述及碰撞事故再现 摘要：受出行车辆与日俱增、交通环境日益复杂以及驾驶人员道德素质和驾车水平等诸多因素的影响，交通事故越来越多，因而需要对汽车碰撞事故进行再现，以为安全评价对其作一个公平而科学的鉴定。对此，本文从汽车碰撞理论出发，就碰撞事故进行再现。 关键词：汽车碰撞；理论阐述；事故再现 我国每年因汽车碰撞引发的交通事故不仅数量惊人，损失严重，而且屡禁不止，居高不下，这无疑对交通安全构成了威胁。而通过汽车碰撞事故再现，可明确事故责任归属，对事故加以科学鉴定，同时基于对车辆和人员的安全评价，既利于车辆设计的优化，也可为交通安全管理提供重要依据，足以见得，再现汽车碰撞事故的意义重大。 1. 汽车碰撞的理论阐述 1.1.塑性碰撞理论分析 若发生汽车碰撞后，车辆之间并不存在相对运动可被视为塑性碰撞，且经试验证明，当汽车碰撞速度相对较高时属于塑性碰撞，此时会涉及能量损失，遵循能量守恒定律，从而汽车碰撞过程符合和，又因汽车发生塑性碰撞后速度相同，发现汽车碰撞的严重程度与车辆的相对速度为正比关系，与车辆质量为反比关系，与碰撞前汽车速度没有关系，但塑性碰撞下的能量损失与两车碰撞前相对速度的平方为正比关系，与碰撞汽车自身质量为反比关系[1]。 1.2.刚体碰撞理论分析 若汽车发生碰撞后，大部分车体基本完好，且能量损失较小并局限于变形位置，故可将其视为刚体碰撞，如汽车交通事故中的正面碰撞便属于刚体碰撞，因能量和动量守恒，故有，而在碰撞后有，由于人体伤害度主要取决于减速度，所以根据上式可以发现，汽车碰撞作用下的伤害度与两车碰撞的相对速度为正比关系，与其质量为反比关系，而与撞前速度没有关系，进而得知质量较小的汽车在碰撞事故中受伤较重。 1.3.弹塑性碰撞理论分析 若汽车在碰撞过程中既发生了弹性变形，也发生了塑性变形，需要同时将两者纳入考虑范围较为合理[2]。为便于汽车碰撞性质的区分，在此提出了这一恢复系数，且当=0时代表塑性碰撞，当=1时代表刚体碰撞，当0< <1时代表弹塑性碰撞，同时其能量损失满足条件，可见其与汽车质量、碰撞性质、撞前汽车的相对速度有关。
第九章 化学动力学基础与反应速率理论 动动笔！ 练习9. 1 反应速率的定义是 。 练习9.2 对于化学反应 3H 2 + N 2 → 2NH 3，用不同物质表示的反应速率及它们之间的关系是 。 练习9.3 写出如下基元反应的速率方程式：（1）A+B ?→? k 2P ： ； （2）2A+B ?→?k 2P ： ；（3）2Cl+M → Cl 2+M ： 。 练习9.4 基元反应HOCl + I -→HOI + Cl - 的反应级数是① ，反应分子数是② ，反应速率方程为③ 。 练习9.5 反应速率常数又叫① ，还叫② ，它的意义是③ 。 讨论9.1 反应速率的表示与选择的物质有何关系？反应级数与速率常数对应的是什么因素？对反应快慢有何影 响？ 练习9.6 一级反应的四大基本特征是： 。 练习9.7 计算900℃时，在Ａu 的催化下分解N 2O 经2.5 h 的压力，已知N 2O 的初压为46.66 kPa 。计算转化率达到 95％所需时间。已知该温度下k =2.16×10-4 s -1。 练习9.8 298 K 时，N 2O 5＝N 2O 5＋ 1 2 O 2(g)，该分解反应的半衰期12 5.7h t =，此值与N 2O 5(g)的起始浓度无关，试求：（1）该反应的速率常数；（2）N 2O 5(g)转化掉90%所需的时间。 练习9.9 二级反应的的四个基本特征是： 。 练习9.10 二级反应的速率常数的单位是（浓度表示）： 。 练习9.11 在298 K 时，测定乙酸乙酯皂化反应速率。反应开始时，溶液中酯和碱浓度都为0.01 mol ?dm -3，每隔一 定时间，用标准酸溶液滴定其中的碱含量，实验所得结果如下： min t 3 5 7 10 15 21 25
绪言碰撞理论教、学案 一、教学目标： 1、理解有效碰撞、活化分子的定义和关系 2、掌握活化能与反应的关系 二、课前预习：P绪言部分2～4页 问题导读： 1、化学反应原理：本书研究 ①化学反应的反应、反应以及反应限度（即平衡） ②电解质溶液中的________反应 ③化学反应与能量 ④电能、化学能相互转化为基础电化学过程和装置 2、化学反应的本质是什么？ 答：反应物中旧化学键的_________，生成物中新的化学键的__________。 3、碰撞理论模型： ①化学反应必须发生分子间的碰撞，能发生化学反应的碰撞称。 ②能发生这样碰撞（___________）的分子叫分子。 问：活化分子之间的碰撞是否就是有效碰撞呢？ 答：活化分子必须有时发生的碰撞才能是有效碰撞。 ③普通分子与活化分子有何区别？普通分子怎样才能活化？ 答： 4、活化分子具有的能量就叫做活化能，对吗？答！ 活化能是指活化分子_________的那部分能量。
在上图中正反应的活化能=------------------，在上图中逆反应的活化能=------------------ 【概括】(一)化学反应必备两个条件：第一，分子有较高 ．．_________（即_____________）； 第二，碰撞要有合适的___________。 （二）叙述一个反应要发生一般要经历的过程。 5、化学反应、活化能、反应热的关系：请绘制反应过程中活化能与反应热的关系的二维图 象（不懂可参阅P3页，请别对着抄！）。 在上图中△H= 图中的反应是_____ 反应。（填“放热”或“吸热”） 影响 外界条件改变单位体积内 有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子 数 活化分子百分 数 增大反应物浓 度 增大压强 升高温度 使用催化剂 三、课堂教学和习题训练 1、填空 (1)活化分子指的是能够。 (2)有效碰撞是指引起分子间的发生____________的碰撞。 (3)活化能是指__________多出的那部分能量。 活化能越小则一般分子成为活化分子越____________，则活化分子越多，单位时间内有效碰撞越________，则反应速率越________。 常用的提供活化能的方法有：_______、光照、超声波、核辐射、外加磁场等。 2、判断正误：打“√”or“×” A．当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应( )
碰撞理论在实际中的应用 摘要：本文对接触式一维和二维碰撞过程中的动量传递和机械能转换与守恒定律进行讨论，给出了两球作完全弹性，完全非弹性，非完全弹性对心碰撞过程的机械能与动量的变化规律，并用碰撞理论解释天体碰撞、交通事故以及在微观世界的应用。 关键词：碰撞 恢复系数 机械能转换与守恒定律 一、引言： 碰撞是人们周围普遍存在的一种力学现象，也是物理学研究的重要对象。所谓碰撞是指两个或多个物体在相遇时，物体间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间的现象。其种类繁多，性质各异。其中接触式一维移动碰撞是所有碰撞中最简单和最具规律性的一种碰撞。 二、碰撞基本理论： 下面仅就此类碰撞过程中的动量和能量变化规律进行讨论。 （一）正碰[1]：碰撞的理想模型：若两个小球相互碰撞，如果碰后的相对运动和碰前的相对运动是沿同一条直线的，这种碰撞就叫正碰或对心碰撞。 关于对心碰撞的基本公式：用1m 和2m ，分别表示两球的质量，碰撞前的速度分别为10v 和,20v 碰撞后的速度为1v 和2v 有： 2021012211v m v m v m v m +=+ 若令X 轴与各速度矢量平行，得投影方程 2021012211v m v m v m v m +=+ 对于材料一定的球，碰撞后分开的相对速度与碰撞前接近的相对速度成正比，碰撞前接近时的相对速度为2010v v -，碰撞后分开时的相对速度为12v v -，于是有：201012v v v v e --= 比例常数e 叫作恢复系数，由两球材料的弹性决定。 1.完全弹性碰撞：碰撞前后质点系总动能不发生变化的碰撞。 设两个弹性小球之间发生碰撞，碰撞时小球间相互作用内力为弹性力。碰撞结束后，由于碰撞产生的形变完全恢复，两个小球构成的系统动量守恒，机械能守恒。两个小球质量分
