1第一讲：绪论和晶体的形成
第1讲(绪论)
第一讲
W1
W2
F0=5000kg/h 蒸发器1 F1
x0=0.12
x1
蒸发器2
F2 x2=0.3
为求蒸发器1送出的 溶液浓度怎么办？
对盐作物料衡算：
对总物料作衡算： 解得：
F0 x0 F1x1
F0 W1 F1
F0=5000, x0=0.12,W1=0.3 两个方程, 两个未知
第二讲
本章小结
1.了解化工原理的研究对象和单元操作的分类。 2. 熟练掌握物料衡算和能量衡算方法。 3. 熟练掌握单位换算方法。
重点：物料衡算与能量衡算方法及单位换算 作业：P9：4
东北石油大学
化工原理
衡算的步骤：
画流程示意图
确定衡算范围
确定衡算基准
列衡算式
衡算的范围
衡算的对象
整个生产过程或其中的一部分
某一设备 系统中的所有物料
原则：包括未知数 已知量最多
某一个组分
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第一讲
画流程示意图
确定衡算范围
确定衡算基准
列衡算式
例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12 ％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出 5%的水分。试求：
化工原理来源于实践，又面向实践，应用于实践； 是化工技术工作者的看家本领。
为什么要学 ？
第一讲
§1.1 化工过程
例：聚氯乙烯塑料的生产过程
乙炔
吸收 提纯
氯化氢 提纯
加成反应 反应器
单体合成
聚合反应 聚合釜
单体精制 聚合
脱水
传热 传质
干燥
反应热 传热
初中物理第一册：晶体教案二字
初中物理第一册：晶体教案二字晶体教案晶体是指具有规则的排列方式和明显的晶格结构的固态物质。
晶体结构是由一定数量的原子或分子按照一定的规律排列，并沿着特定方向周期性排列形成的。
本篇教案将帮助学生学习晶体的基本概念、典型结构及特性。
一、基本概念：根据晶体的成分不同，晶体可以分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四种。
金属晶体是由金属原子组成的晶体；离子晶体是由离子（正、负离子）组成的晶体；共价晶体是由共价键形成的晶体；分子晶体是由分子构成的晶体。
晶体的组成单位为晶胞，晶体的各项物理性质均与晶胞有关。
晶胞的大小和形状取决于晶体的结构类型。
晶体结构有点阵结构和层状结构两种。
点阵结构又分为立方晶系、六方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系。
层状结构又分为全息结构和层间孔洞结构两种。
二、典型结构离子晶体的典型结构为NaCl晶体，它由钠离子和氯离子组成。
NaCl晶体的晶胞为面心立方晶胞，具有六个面，八个顶点和十二条边。
共价晶体的典型结构为金刚石晶体，它由碳原子组成。
金刚石晶体的晶胞为菱形晶胞，具有八个面，八个顶点和十二条边。
分子晶体的典型结构为冰晶体，它由H2O分子组成。
冰晶体的晶胞为基本平行六面体晶胞，具有六个面，八个顶点和十二条边。
三、特性晶体的特性包括晶体的硬度、光学性质、声学性质、电学性质等。
晶体的硬度指的是晶体的抵抗外力破坏的能力。
钻石是一种具有非常高硬度的晶体，具有非常好的韧性和熔点。
晶体的光学性质指的是晶体对光的吸收、偏振和缺陷等。
二氧化硅是一种具有特殊光学性质的晶体，可以透过包括紫外线和红外线在内的大部分波长范围的光。
晶体的声学性质指的是晶体对声波的传播和反射能力。
石英是一种非常有用的晶体，可以用于制造声振器，例如用于无线电收发器中的压电石英晶体。
晶体的电学性质指的是晶体在外电场或磁场下的电效应。
铁电体是一种具有独特电学性质的晶体，在应用电子学和光学器件制造中具有重要作用。
四、教学方法本节课程将采用多种交互式教学方法，包括小组讨论、问题解答、实验演示和模拟仿真。
第1讲(绪论)
二、中考化学考什么
1.中考化学命题的基本思路： 重视基础，关注探究，联系实际，促进发展。
2.近年化学中考主要题型：
选择题、填空题、解答题（实验探究、化学 计算）
近年化学中考的考查方向：
1、注重对化学核心概念的考查，重点考查身边的化 学物质； 2、注重考查生活及社会实践中的具体问题，考查同 学们对基本概念原理的理解及运用这些概念和原理在 实际情景中分析、解决简单问题的能力； 3、注重考查同学们的信息处理、分析和加工能力；
我国人民的贡献
1、公元前1700年（商代）开始冶炼青铜 2、春秋战国时期懂得冶铁炼钢 3、我国古代的四大发明中有两项与化学有关 （火药、造纸术）
蜡 染 屏 风 酿 酒 拓 片 彩 陶 盆
青铜剑
（三）现代化学：合成新分子阶段 从20世纪下半叶起，化学的主要任务不再是 发现新元素，而是合成新分子。在本世纪人们已 不满足于合成新分子，而是把分子扩展组装成分 子材料、分子器件、分子机器，例如分子开关、 分子磁体、分子电路，分子计算机等。
（三）教材在整体设计上，内容呈现顺序由浅 入深阶梯式上升，难点相对弱化且合理分散。教材 编写认真研究了同学们的心理，利用一些可视性强 的材料、插图和实验激发同学们的兴趣，以降解难 点，突出重点。新教材中插图很多，如每一单元首 页都有一幅彩图，给人以赏心悦目的感觉；但也有 一些插图给人以强烈的社会责任感，如水污染、空 气污染等；还有些插图能直观的反映出一些抽象的 反应过程或微粒的运动，如上册“过氧化氢分解” 示意图、“品红在水中的扩散”、“钠与氯气反应 形成氯化钠”、“干冰升华”等等。
第一讲：揭开初三化学
的神迷面纱
一、化学教材的特征 （一）人教版初三化学，分上下两册，共12单 元，单元内与单元间都彼此融合，相互关联。科 学探究精神贯穿其中，全书图文并茂，创设了多 种学习情景，许多素材取自日常生活，通过学习 相信能让同学们体会到生活中处处有化学，体会 到化学是门应用学科。 比如：为什么火炉用扇子越扇会越旺，而蜡烛用 扇子一扇就会熄灭？ 晚上，在煤炉上放一壶水真的就可以防止煤气 中毒吗？
第一讲绪论晶体结合能
晶体中各离子间的互相结合，可以看作是球 体的堆积，球体堆积的密度越大，系统的势 能就越低，晶体越稳定，此即球体最紧密堆 积原理 适用范围：典型的离子晶体和金属晶体。
质点堆积方式
根据质点的大小不同，球体最紧密堆积方
式可分为等径球和不等径球两种情况。 等径球最紧密堆积时，在平面上每个球与6 个球相接触，形成第一层，此时每3个彼此 相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙， 每个球周围有6个弧线三角形空隙，其中3 个空隙的尖角指向图的下方，其中心位置 标记为B，另外3个空隙的尖角指向图的上 方，标记为C这两种空隙相间分布。
单晶纤维、单晶硅；
多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒
大小、晶界的性质有密切的关系。
非晶态材料是由原子或分子排列无明显规律的固体
材料，如玻璃、高分子材料。
按材料的尺寸分类
材料按材料的尺寸可分为零维材料、一维 材料、二维材料、三维材料。
按物理性质可分为：导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁
例题：计算MgO和GaAs晶体中离子 键成分是多少？
解：查元素电负性数据得到XMg＝1.31，
XO＝3.44，XGa＝1.81，XAs＝2.18
则 MgO中离子键％＝ 1－exp[-1/4(1.31-3.44)2]=0.68 GaAs中离子键％＝ 1－exp[-1/4(1.81-2.18)2]=0.04 由此可见,MgO晶体的化学键以离子键为主，GaAs 晶体则是典型的共价键晶体。
材料科学与工程的四个基本要素： 合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。探索这四 个要素之间的关系 ( 如图 ) ，覆盖从基础学科到工程的全部 内容。四个要素之间的密切关系确定了材料科学与工程这 一领域，确定了材料科学基础课程的教学线索。
第二章晶体的基本概念
3
固体的鉴定和分析：物相和成分
SrO + TiO2 SrTiO3
物相鉴定最常用的方法是X-射线衍射。它是基 于一种特定的相具有特征的结构参数,从而表现特征 的衍射参数。
2018/3/9
发现材
结构与性
探索和设
料性能 能的关系 计新材料
• 1986年，(La,Ba)2CuO4
Tc>30K
金刚石 C
石英 SiO2
萤石 CaF2
锆石 ZrSiO4
单晶体(single crystal)和多晶体(polycrystal)
单晶体：原子或离子按一定的几何规律完成周期排列的整块晶体。 多晶体：由许许多多单晶体微粒所形成的固体集合体。
single crystal
particle
polycrystal
对称性
例如食盐晶体具有立方体外形，云母片上的蜡熔化 图形呈椭圆形，而不是呈其他任意的不规则形状， 这些都说明有对称性存在。
晶体(crystal)与非晶体(non-crystal)的异同
non-crystal ：Some substances, such as wax, pitch and glass, which posses the outward appearance of being in the solid state, yield and flow under pressure, and they are sometimes regarded as highly viscous liquid.
YBa2Cu3O7-z
90K
Bi2Sr2Can-1CunOz 7-110K
Tl2Ba2Can-1CunOz >93K • 它们是由钙钛矿衍生出来的准二维层状结构。
凝固原理讲义-第一课绪论
涉及凝固过程的重要生产环节
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铸造：
锭模铸造 连续铸造 精密铸造
熔模铸造 金属型铸造 陶瓷铸造 压力铸造 消失模铸造 挤压铸造
焊接
2020/3/25
快速凝固过程：
甩带 平面流铸造 雾化 深过冷 表面重熔
定向凝固：
布里奇曼法 直拉法 区熔 电渣重熔法
本门课程设计的意义
由一个晶核长成的晶体就 是一个晶粒。
若整个结晶过程只有一个 晶核形成并长大，即形成 单晶体金属。
常用金属多为多晶体金属 。
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纯金属结晶过程示意
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凝固过程中的热力学和动力学
重要的基础概念 金属凝固的现象 金属凝固的热力学条件 金属凝固的结构条件
形核过程 长大过程 铸锭的组织与缺陷
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形核过程
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一.均匀形核 当液态金属非常纯净、不含任何杂质
时，在相当大的过冷度下，固态晶核依靠 液相内部的结构起伏直接从液相中自发形 成。
也即：新相晶核是在均一的母相内均 匀地形成称为均匀形核。
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形核过程
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在过冷的条件下，金属液体 中晶胚的形成和增大，将引起系 统自由能变化：一方面，转变为 固态的那部分体积会引起自由能 下降；另一方面，晶胚与液相之 间增加的界面会造成自由能（表 面能）增大。设单位体积自由能 的下降为 ΔGv (ΔGv < 0)， 单 位面积的表面能为σ；假设晶胚 为球体，半径为r, 则过冷条件下 形成一个晶胚时，系统自由能的 变化为（见动画演示）
ii
)
iL
p
p
（2-15)
纯溶质元素在液态时的标准化学位
活度系数
金属晶体的形成
金属晶体的形成
1、原子的凝聚：金属晶体是由原子组成的，这些原子需要先凝聚在一起才能形成晶体。
2、形成晶粒：在凝聚的过程中，原子排列不规则，难以形成有序的晶体结构。
因此，需要通过控制凝聚速率、温度等条件来促进原子有序排列，形成小的晶粒。
3、晶粒长大：小的晶粒会相互接触并合并成为更大的晶体，经过多次重复后形成完整的大晶体。
4、金属键的形成：金属晶体的原子间结合方式是金属键，即金属原子间通过共享自由电子形成金属晶体的共价键。
在晶体形成过程中，金属原子会释放出部分自由电子，形成电子气体，从而产生金属键。
5、最终定型：晶体长大到一定大小后，会逐渐失去活跃性，形成最终稳定的晶体结构。
绪论,第一章金属的结构与结晶
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1、过冷现象：金属的实际结晶温度低于 理论结晶温度（熔点）。 2、过冷度：金属的理论结晶温度Tm与实 际结晶温度Tn之差。 △T=Tm-Tn>0 3、同一成分的金属，冷却速度愈大，则 过冷度也愈大。 4、临界过冷度（△Tk）：过冷度有一最 小值，若过冷度小于这个值，结晶过程 就不能进行。
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(二)结晶过程的微观现象
原子密度最大的晶面是（111），
晶向是［110］。
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(四)晶体的各向异性
由于晶体中不同晶面和晶向上的原子 密度不同，因而晶体在不同方向上的性能 有所差异。 如冷轧硅钢片，当易于磁化的〈100〉 晶向平行于轧制方向时，得到优异的磁导 率。
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§ 1-2金属的实际结构和缺陷
一、多晶体结构 1、单晶体：内部的晶格位向完全一致的 晶体。
九江长江大桥 : 跨度216 米,始建于 1973年12月，1992年公路桥建成通车，
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§0-2 影响金属材料性能的因素 一、化学成分 组成金属材料的各种元素的种类及其浓 度（一般用重量百分数）。 成分 铝 抗拉强度(MPa) 20-80 延伸率 （%） 32-40
铜
纯铁
200-240
250-330
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3、显微组织：用100-2000倍的显微镜所观 察到的组织。（反映了晶粒的种类、形状、 大小以及各种晶粒的相对数量和相对分布）
通常所说的组织就是指显微组织。
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第一章
金属的结构与结晶
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§1-1金属的晶体结构 一、晶体的概念 1、晶体：原子(离子)呈规则排列的物质。 2、晶体结构（结构）：构成晶体的原子在 三维空间的具体的排列方式。 3、晶格：表示晶体中原子排列形式的空间 格子。 建立：原子简化成点，用假想线连接点。