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化工原理课程设计课程目标一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握化工原理的基本概念，如流体力学、热力学、传质与传热等；2. 使学生了解化工过程中常见单元操作的基本原理和设备结构；3. 引导学生运用数学和物理方法分析化工过程中的现象和问题。
技能目标：1. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，如进行物料和能量平衡计算；2. 提高学生运用图表、数据和实验等方法进行化工过程分析和优化的技巧；3. 培养学生利用专业软件进行化工过程模拟和计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的热爱，激发学生学习兴趣和探究精神；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高解决实际问题的自信心；3. 增强学生对化工行业的社会责任感，认识化工在国民经济发展中的重要作用。
课程性质分析：本课程为化工原理课程设计，旨在通过实际案例和练习，使学生将理论知识与实际工程相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生已具备一定的化学、数学和物理基础知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力，但实际工程经验不足。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用案例教学、讨论式教学等方法，激发学生的主动性和创新性；3. 强化过程评价，关注学生的个性化发展。
二、教学内容1. 流体力学基础：流体性质、流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态；2. 热力学基础：热力学第一定律、热力学第二定律、热量传递与能量平衡；3. 传质与传热：质量传递原理、传热原理、对流传质与对流传热；4. 单元操作原理：流体输送、热量交换、分离操作、反应器设计；5. 化工过程模拟与优化：物料与能量平衡计算、过程模拟软件操作、过程优化方法；6. 化工案例分析：典型化工过程分析、设备结构介绍、操作参数优化。
教学大纲安排：第一周：流体力学基础第二周：热力学基础第三周：传质与传热第四周：单元操作原理（一）第五周：单元操作原理（二）第六周：化工过程模拟与优化第七周：化工案例分析与实践第八周：课程总结与评价教材章节及内容：第一章：流体力学（1-3节）第二章：热力学（4-6节）第三章：传质与传热（7-9节）第四章：单元操作原理（10-16节）第五章：化工过程模拟与优化（17-19节）第六章：化工案例分析（20-22节）教学内容科学性和系统性保证：1. 紧密结合教材，按照课程目标组织教学内容；2. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力；3. 由浅入深，循序渐进，使学生系统掌握化工原理知识。
专业基础工程热力学概述热力学是研究热和功及其转化的一门基础学科，是工程学科中重要的基础学科。
专业基础工程热力学是研究工程问题中的热力学现象和相应问题的解决方案的学科，涉及到工程机械、发电机、汽车、船舶、飞机、轮船等重要工业领域。
通过对热动力学的深入研究和应用，可以帮助我们更好地了解和解决各种工程问题。
在工程师的实际工作中，热力学的基本概念和应用特征是不可或缺的一部分。
热力学基础热力学的基础包括热力学第一定律和第二定律。
热力学第一定律热力学第一定律是关于能量的守恒定律，也称热能守恒定律。
它表明，当系统发生能量转移时，能量的总量不变。
系统能量增加，说明系统从外界吸收热量或做了功，而系统能量减少，则说明系统向外界放热或做了功。
热力学第二定律热力学第二定律是热力学基本公理之一，通常称为“热力学箭头”。
它表明在热力学过程中，一切自然的热过程都是不可逆的。
具体地讲，热流永远只能从温度高的物体流向温度低的物体，而不可能反过来。
这意味着，热力学中存在一定的方向性。
热力学应用热力学在工程问题的解决中有着广泛的应用。
常见应用1.热机理论：热力学是工程机械设计的重要基础。
通过热机理论，我们可以了解和设计各种类型的机械和发电机。
2.汽车工程：汽车的热力学是制造和维护汽车时必须考虑的一个重要问题。
热力学是汽车设计、制造、保养、修理等领域的基础。
3.能源问题：热力学对于能源问题也有重要的应用。
热力学原理是输送能源和控制能源流动的必要条件。
热力学在新能源领域的应用随着新能源技术的飞速发展，热力学也已经成为新能源领域的重要学科之一。
例如：1.太阳能：太阳能利用热力学原理，将太阳能转化为热能或电能。
2.生物质能：生物质能利用生物质的化学反应生成能量以及废弃物的处理。
3.氢能源：氢能源也利用热力学原理，在氢气和氧气的化学反应中产生能量。
热力学的重要性热力学是工程学科中最基础的学科之一，涉及到工程机械、发电机、汽车、船舶、飞机、轮船等重要的工业领域。
食品工程原理教案教案2011-2012学年第一学期课程名称：食品工程原理系（院、部）：食品教研室授课班级：2010食品科学与工程主讲教师：XXX职称：XXX使用教材：《食品工程原理》XXX主编，XXX教学目的：通过本门课程的研究，学生初步掌握食品工程的基本原理，了解典型设备的构造、性能与操作，熟悉其计算方法、研究方法，并进行基本实验技能和设教和计能力的训练，培养学生工程技术观点及独立分析和解决问题的能力。
教学重点：流体基本理论、传热理论、蒸发浓缩理论教学难点：流体基本理论和传热理论、冷冻干燥理论授课时间：2011.09.08授课方式：理论课课次：1课时安排：2授课题目：引论教学目的：1.了解食品工程原理研究的内容；2.熟悉单元操作的定义；3.掌握三传理论。
教学重点及难点：三传理论教学内容：一、单元操作1.食品工业：利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成生活资料的工业。
2.单元操作的应用及特点：a.若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。
b.均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。
c.同一食品生产过程中可能会饱含多个相同的单元操作。
d.单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可以通用。
二、单元操作与食品加工：以乳制品生产工艺为例讲解单元操作与食品加工之间的关系。
三、三传理论基本教材和主要参考资料：基本教材：《食品工程原理》XXX主编，XXX参考资料：《食品工程原理》XXX主编，XXX本教案删除了明显有问题的段落，并对每段话进行了小幅度的改写，使其更加清晰易懂。
同时，规范了格式，使教案更加整洁。
2）列出物料衡算式，根据输入量等于输出量或输入量减去输出量等于累积量的原理，列出方程式。
3）解方程，求出未知量。
二、能量衡算1.概述依据能量守恒定律，进入与离开某一化工过程的能量之和等于该过程中累积的能量，即输入能量－输出能量＝累积能量对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即处于稳定操作状态时，过程中不应有能量的积累，则能量衡算关系为输入能量＝输出能量用能量衡算式可由过程的已知量求出未知量。
高中物理教材目录(人教版)目录-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理教材目录（人教版）必修一第一章运动的描述第一节认识运动第二节时间位移第三节记录物体的运动信息第四节物体运动的速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动本章复习与测试第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动第二节自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运动第四节匀变速直线运动与汽车行驶本章复习与测试第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系第二节研究摩擦力第三节力的等效和替换第四节力的合成与分解第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力本章复习与测试第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素第三节探究物体运动与受力的关系第四节牛顿第二定律第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重第七节力学单位本章复习与测试必修二第一章抛体运动第01节什么是抛体运动第02节运动的合成与分解第03节竖直方向的抛体运动第04节平抛物体的运动第05节斜抛物体的运动本章复习与检测第二章圆周运动第01节匀速圆周运动第02节向心力第03节离心现象及其应用本章复习与检测第三章万有引力定律及其应用第01节万有引力定律第02节万有引力定律的应用第03节飞向太空本章复习与检测第四章机械能和能源第01节功第02节动能势能第03节探究外力做功与物体动能变化第04节机械能守恒定律第05节验证机械能守恒定律第06节能量能量转化与守恒定律第07节功率第08节能源的开发与利用本章复习与检测第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性第02节经典时空观与相对论时空观第03节量子化现象第04节物理学—人类文明进步的阶梯本章复习与检测选修3-1第一章电场第01节认识电场第02节探究静电力第03节电场强度第04节电势和电势差第05节电场强度与电势差的关系第06节示波器的奥秘第07节了解电容器第08节静电与新技术本章复习与测试第二章电路第01节探究决定导线电阻的因素第02节对电阻的进一步研究第03节研究闭合电路第04节认识多用电表第05节电功率第06节走进门电路第07节了解集成电路本章复习与测试第三章磁场第01节我们周围的磁现象第02节认识磁场第03节探究安培力第04节安培力的应用第05节研究洛伦兹力第06节洛伦兹力与现代技术本章复习与测试选修3-2第一章电磁感应第01节电磁感应现象第02节研究产生感应电流的条件第03节探究感应电流的方向第04节法拉第电磁感应定律第05节法拉第电磁感应定律应用（一）第06节法拉第电磁感应定律应用（二）第07节自感现象及其应用第08节涡流现象及其应用本章复习与检测第二章交变电流第三章第01节认识变交电流第四章第02节交变电流的描述第五章第03节表征交变电流的物理量第六章第04节电感器对交变电流的作用第七章第05节电容器对交变电流的作用第八章第06节变压器第九章第07节远距离输电第十章本章复习与检测第三章传感器第01节认识传感器第02节探究传感器的原理第03节传感器的应用第04节用传感器制作自控装置第05节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3第一章分子动理论第01节物体是由大量分子组成的第02节测量分子的大小第03节分子的热运动第04节分子间的相互作用力第05节物体的内能第06节气体分子运动的统计规律本章复习与检测第二章固体、液体和气体第三章第01节晶体的宏观特征第四章第02节晶体的微观结构第五章第03节固体新材料第六章第04节液体的性质液晶第七章第05节液体的表面张力第八章第06节气体状态量第九章第07节气体实验定律(Ⅰ)第十章第08节气体实验定律(Ⅱ)第十一章第09节饱和蒸汽空气的湿度第十二章本章复习与检测第十三章热力学基础第十四章第01节内能功热量第十五章第02节热力学第一定律第十六章第03节能量守恒定律第十七章第04节热力学第二定律第十八章第05节能源与可持续发展第十九章第06节研究性学能源的开发利用第二十章本章复习与测试选修3-4第一章机械振动第01节初识简谐运动第02节简谐运动的力和能量特征第03节简谐运动的公式描述第04节探究单摆的振动周期第05节用单摆测定重力加速度第06节受迫振动共振本章复习与检测第二章机械波第01节机械波的产生和传播第02节机械波的图象第03节惠更斯原理及其应用第04节波的干涉与衍射第05节多普勒效应本章复习与检测第三章电磁振荡与电磁波第四章第01节电磁振荡第02节电磁场与电磁波第03节电磁波的发射、传播和接收第04节电磁波谱第05节电磁波的应用本章复习与检测第四章光第01节光的折射定律第02节测定介质的折射率第03节认识光的全反射现象第04节光的干涉第05节用双缝干涉实验测定光的波长第06节光的衍射和偏振第07节激光本章复习与检测第五章相对论第01节狭义相对论的基本原理第02节时空相对性第03节质能方程与相对论速度合成第04节广义相对论第05节宇宙学简介本章复习与检测。
一、概念、定律及定理单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案)1．对于热力学系统，以下四个物理量，哪一个量不是状态量（ A ） （A ）功 （B ）内能（C ）压强 （D ）分子平均动能2．对任一热力学过程, 下列叙述正确的是（ B ） （A ）体系所作的功与反应途径无关 （B ）体系的内能变化与反应途径无关 （C ）体系所吸收的热量与反应途径无关 （D ）以上叙述均不正确3．一个体系从一个特定的开始状态到特定的终止状态总是有 ( C ) （A ）1Q Q 途径途径2＝ （B ）1W W 途径途径2＝（C ）1())Q W Q W --途径途径2＝( （D ）0dE =，与途径无关4．关于热量，以下说法中错误的是（ C ）（A ）热量是系统与外界由于存在温差而传递的能量 （B ）热量是过程量（C ）热量可以完全转化为功（D ）系统吸收热量，其内能不一定改变5．以下过程中，系统内能不发生改变的是（ C ）（A ）等体过程 （B ）绝热过程 （C ）等温过程 （D ）等压过程6．关于理想气体的内能，以下说法错误的是（ C ） （A ）一定量的理想气体，其内能与气体的自由度有关 （B ）一定量的某种理想气体，其内能取决于系统温度（C ）一定量的某种理想气体，其内能的改变量与系统所经历的具体变化过程有关（D ）一定量的某种理想气体，其内能与该系统中气体分子热运动剧烈程度有关7．关于对热力学第一定律的理解，以下说法中错误的是（ B ） （A ）系统对外作功也可以不改变其内能（B ）系统从外界吸收热量，其温度必发生改变（C ）热力学第一定律就是包括热现象在内的能量守恒定律（D ）要使系统对外做功，系统必然从外界吸收热量或消耗其内能，或两者皆有8．对于某特定理想气体系统的等温过程和绝热过程，以下说法错误的是（ B ） （A ）系统的绝热线可以与等温线相交（B ）系统的绝热线和等温线相比，前者斜率小于后者斜率 （C ）在绝热过程中，系统与外界无热量交换（D ）气体状态在发生变化的过程中，如果系统与外界传递的热量很少，其状态变化可以用绝热线表示9．理想气体向真空作绝热膨胀，则 ( A ) (A) 膨胀后，温度不变，压强减小； (B) 膨胀后，温度降低，压强减小； (C) 膨胀后，温度升高，压强减小； (D) 膨胀后，温度不变，压强不变。
10．一物质系统从外界吸收一定的热量，则 ( D ) (A) 系统的内能一定增加；(B) 系统的内能一定减少； (C) 系统的内能一定保持不变；(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变。
二、单项选择题1．在等容过程中，系统内能变化为1E ∆，在等压过程中，系统内能变化为2E ∆则（ B ）（A ）1Vm molM E C T M ∆=∆，2pm molM E C T M ∆=∆（B ）1Vm molM E C T M ∆=∆，2Vm molM E C T M ∆=∆（C ）1pm mol M E C T M ∆=∆，2pm molME C T M ∆=∆ （D ）1pm molM E C T M ∆=∆，2Vm molME C T M ∆=∆2．压强为p 、体积为V 的氢气（视为刚性分子理想气体）的内能为（ A ）（A ）52pV （B ）32pV（C ）12pV （D ）pV3．如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是: （ B ）p（A ） b 1a 过程放热，作负功；b2a 过程放热，作负功 （B ） b1a 过程吸热，作负功；b2a 过程放热，作负功 （C ） b1a 过程吸热，作正功；b2a 过程吸热，作负功 （D ） b1a 过程放热，作正功；b2a 过程吸热，作正功4．有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有单原子分子理想气体，B 中装有双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能(/)A E V 和(/)B E V 的关系为 ( B )（A ）(/)(/)A B E V E V < （B ）(/)(/)A B E V E V > （C ）(/)(/)A B E V E V = （D ）不能确定5．如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为da c b a ''，那么循环abcda 与da c b a ''所作的净功和热机效率变化的情况是 ( D ) （A ）净功增大，效率提高 （B ）净功增大，效率降低 （C ）净功和效率都不变 （D ）净功增大，效率不变6．三个容器分别贮有1mol 的氦（He ），氢（H 2）和氨（NH 3）（其分子均视为刚性理想气体分子）。
如它们的温度都升高1K ，则三种气体的内能的增加值分别为 ( B ) （A ）12.5J ，25.0J ，50.0J （B ）12.5J ，20.8J ，24.9J （C ）8.31J ，16.6J ，33.2J （D ）8.31J ，13.9J ，16.6J7．某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：Ⅰ(abcda )和Ⅱ(a b c d a ''''')，且两个循环曲线所围面积相等。
设循环Ｉ的效率为η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ，循环Ⅱ的效率为'η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ′，则 ( C )（A ）若'ηη<，则'Q Q < （B ）若'ηη>，则'Q Q > （C ）若'ηη<，则'Q Q > （D ）若'ηη>，则'Q Q ＝8．理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统对外作功W ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E ∆的正负情况如下（ B ）pOV a b c(A) 000E Q W ∆>><，， (B) 000E Q W ∆>>>，， (C) 000E Q W ∆><<，， (D) 000E Q W ∆<<<，，9．一定量的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为（ C ）（A ）1:1 （B ）5:9 （C ）5:7 （D ）9:510．质量相同的氢气与氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同，氢气与氦气内能之比为（ A ） （A ）10：3（B ）3：10（C ）5：6（D ）6：511．一摩尔单原子理想气体，从初态温度1T 、压强1p 、体积1V ，准静态地等温压缩至体积2V ，外界需作功为（ B ）（A ）132RT （B ）211ln V V RT （C ）)(121V V p - （D ）1122V p V p -12．一容器内盛有密度为ρ的单原子理想气体，其压强为p ，则单位体积内气体的内能是（ A ） （A ）32p （B ）52p （C ）32p ρ （D ） 52p ρ13．一定量的理想气体，从p －V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ，已知a 、b 两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在（ B ）pV（A ）(1)过程中吸热，(2) 过程中放热（B ）(1)过程中放热，(2) 过程中吸热 （C ）两种过程中都吸热（D ）两种过程中都放热14．在温度分别为 327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为 （ B ） （A ） 25％ （B ） 50％ （C ） 75％ （D ） 91.74％15．如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A→B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程（ A ）V（B ）是A →C （C ）是A →D（D ）既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多16．1mol 氮气，由状态A(P 1,V) 变到状态 B(P 2,V)，气体内能的增量为 ( A )(A)215()2V p p - (B) 213()2V p p -(C)211()2V p p -(D)21()V p p -三、简单计算填空题1．一热机从温度为 727℃的高温热源吸热，向温度为 527℃的低温热源放热．若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000 J ，则此热机每一循环作功 400J 。
2．一定量2H 气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K ，其内能增加41.6J ，则该2H 气的质量为__0.004______kg 。
3．刚性双原子分子理想气体在等压下膨胀所作的功为W ，则传递给气体的热量为72W 。
4．有两个系统，分别装有质量相同的可看作理想气体的H 2和O 2，两个系统温度相同，则两个系统的内能之比22:H O E E = 16：1 。
（H 2和O 2的摩尔质量分别为2g /mol 、32 g /mol ）5．处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸收热量582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为 166 J 。
6．一台卡诺热机的低温热源温度为7C ，效率为40%，若要将其效率提高到50%，那么高温热源的温度需提高 93.3K 。
四、计算题：1．如下图所示，系统从状态A 沿ABC 变化到状态C 的过程中，外界有700J 的热量传递给系统，同时系统对外做功300J 。
如果系统从状态C 沿另一曲线CA 回到状态A ，外界对系统做功为120J ，则此系统是吸热还是放热？传递热量是多少？解：112C 2C 1122121700,300,120520ABC A ABC AABC Q E W CA Q E W E E Q J W J W JQ W W Q J=∆+=∆+∆∆===-∴=+-=- 过程：过程：=-2．1mol 的单原子理想气体，从状态I (p 1,V 1)沿直线变化到状态II (p 2,V 2)，如图所示，求此过程中气体（1）内能的变化；（2）对外作的功；（3）吸收的热量。
解：22111221221112213333()()()()22221()()212()()2E RT RT PV PV PV W P P V V Q E W PV PV PV PV νν∆=∆=∆=∆=-=+-∴=∆+=-+-功等于梯形的面积：3．如图所示，一定量的氢气经历bca 过程时放热600 J ，则经历adbca 的循环过程时：（1）判断ad 、db 两过程是吸热还是放热，吸放热的大小是多少 （2）求整个循环过程中做的净功 （3）求循环效率 解：（1）ad 过程：77()2277()()4200()22pm d d a a Qad C T R T RT pV p V p V J ννν=∆=⨯⨯∆=∆=∆=∆-=吸热db 过程：55()2255()()300022Vm b b d d Qdb C T R T RT pV p V p V J ννν=∆=⨯⨯∆=∆=∆=∆-=-（放热）（2）循环过程中净功等于净吸热：42003000600600()addb bca W Q QQ Q J ==++=--=∑∑（3）14.3%adW Q η==∑4．如图所示，1 mol 的氧气经过等温过程从A 变到B ，然后等压从B 变到C ，最后等体从C 回到A ，计算整个循环过程中：（1）判断AB 、BC 、CA 每个过程中是吸热还是放热，计算每个过程中吸或放热的大小（2）计算整个循环过程中的总吸热Q 吸和总放热Q 放 （3）求热机的效率3/()V m解：（1） A →B 过程为等温过程，气体向外做功，内能不变，气体从外界吸热，且吸收热量等于对外所做的功，即：5lnln 2ln 210 (J)b b ab ab a a a aV VQ W RT p V V V ν====⨯B →C 为等压压缩过程，外界对气体做功，气体放热 577()()10 (J)22c c a a bc pm c a p V p V R Q C T T R R =-=-=-⨯C →A 为等体过程，气体内能增加，外界对气体不做功，因此，气体吸收热量，555()()10 (J)22a a c c ca Vmbc p V p V R Q C T T R R =-=-=⨯（2）整个过程气体总吸热：53.8910 (J)ab ca Q Q Q =+=⨯吸整个过程气体总放吸热：5710 (J)2bc Q Q ==-⨯放(3) 热机效率：1100%10%Q Q η=-⨯≈放吸5．1mol 氦气经过如图所示循环A B C D A →→→→过程。
