耀眼的小日
随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。化学工程有着与其他工程不同的特点。下面是我为大家整理的化学工程应用 毕业 论文,供大家参考。
《 化学工程中计算流体力学应用分析 》
摘要:计算流体力学是以多种计算方程为基础,在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算,分析出不同守恒定律中,这些变量的主控形式和变化规律,从而优化工程设计和工艺设备,提高化学反应中正向变化的进行,提高热量交换和原材料的反应速率等。从化学工程经济效益的角度分析,有利于工程成本的节约,提升了经济回报。 文章 计算流体力学的基本原理进行分析,并 总结 了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。
关键词:计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用
化学工程在我国具有较长的研究与应用历程,并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效,不仅能够供给正常的生活需求,同时根据新材料的开发,能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中,较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的,具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析,能够优化工程设计和工艺改进,提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理
计算流体力学简称CFD,是通过数值计算 方法 来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程,从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律,其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下,计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法,其也是一门多门学科交叉的科目,计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识,也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识,其涉及面广。
针对计算流体力学的真实模拟,其主要目的是对流体流动进行预测,以获得流体流动的信息,从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展,市场上也出现了计算流体力学软件,其具有对流场进行分析、计算、预测的功能,计算流体力学软件操作简单,界面直观形象,有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用
在搅拌中的应用分析
在搅拌的化学反应中,反映介质之间的流动性比较复杂,依据传统的计算形式根本无法解决,并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点,在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律,其得出的结构往往存在较差时效性,实验差加大。
通过对二维计算流体力学的应用,能够对搅拌中流体的形式进行模拟,并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化,不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关,还与时间、容器的形状等有着之间的联系,需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高,在通过借助多普勒激光测速仪后,已经对三维计算形式有了较大的突破,这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用,但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不断的完善。
在化学工程换热器中的应用分析
换热器是化学工程中主要的应用设备,通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用,能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同,计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变,增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积,提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中,热量交换的形式更为复杂,但是却群在重复性换热的特点,增加了换热的时间,提高了换热的效果。从总体上分析,计算流量力学中,需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用,能够计算出不同设备的热交换效果,并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。
在精馏塔中的应用
CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。
Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。
Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。
在化学反应工程中的应用研究
在化学反应工程中,反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系,在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制,当反应中温度过大,就会造成分子的剧烈运动,其运动轨迹的变化规律就会异常,在利用计算流体力学的模型计算中,计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取,在计算流体力学的实际计算中,就要借助FLUENT进行三维建型,并利用测速反应器进行速度的测量,通过综合的比较分析,利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场,可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程,详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。
3结束语
计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义,并在经济效益的提高上具有重要的价值,在近几年,化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究,以二维空间计算和模拟为基础,不断的完善三维空间的流量计算,并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用,在今后的化学工程发展中,应加强此类学科的教学与延伸,提供出更有效的反应设备和工艺操作。
参考文献
[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).
[2]舒长青,王友欣.计算流体力学在化学工程中的应用[J].化工管理,2014(06).
《 能源化学工程专业化工热力学教学思考 》
[摘要]《化工热力学》是能源化学工程专业一门理论性和逻辑性较强的专业基础课,文章阐述了作者在《化工热力学》课程教学过程中如何提高学生对学习本课程兴趣的教学实践和教学体会。通过明确教学内容和教学主线,改变传统的单一的课堂教学,将课堂教学与学科动态及工程实践密切结合,激发学生学习兴趣,培养学生自主学习能力和工程意识,以满足培养能源化学工程领域领军人物的要求。
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一,主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用,包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋近平衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐,学生感到非常难学又缺乏实际应用,在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理,达不到良好的教学效果,因此,我们对该课程的教学内容和 教学方法 进行一些改革和尝试,希望激发学生学习的兴趣,进而更好地掌握这门课程,为后续专业课程的学习夯实基础。
武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来,主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等),培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。
目前,本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求,2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性,培养学生的创新能力,夯实学生的专业基础,使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念,并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标,浅谈《化工热力学》的教学体会,着重对教学方式进行了探索和实践,为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点,我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4],同时,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》,冯新等编,2008;《化工热力学(第二版)》,陈钟秀等编,2000;《化工热力学导论(原著第七版)》,.史密斯等编,刘洪来等译,2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长,已形成较完整的知识体系,如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。
由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用,因此在本课程教学中不再赘述,而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中,首先,详细分析《化工热力学》教材结构,围绕主线内容合理编排知识点;其次,建立好各知识点之间的逻辑关系,让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后,根据能源化学工程专业的需要,适当删减补充了教材内容,结合学科动态,增强化工热力学的应用能力,如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式,培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂,学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理,传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点,与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此,应改变传统单一课堂讲授模式,充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。
首先,教师在 课前预习 阶段设疑(提出问题),促使学生思考,复习旧知识,预习新知识;其次,教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题),并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解,同时,教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中,重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后,课堂教学结束后,教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题),并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的,同时,吸引学生注意力,培养学生自主学习能力,提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合,培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象,而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少,将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来,建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式,紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题,把学科前沿领域的科研成果带入课堂,可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时,可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法,培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养,也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度,为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况,我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前,课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、作业三个部分,各占10%;期末考试采用开卷方式考试,考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐,教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理,因此,在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣,增强学生的主观能动性,在课堂教学中引入分组讨论,开展导向性的专题研究,将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合,培养学生查阅资料和分工协作的能力,为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中,首先要明确教学内容与主线,打破单一的学生被动听讲的模式,理论联系实际应用,调动学生学习的积极性和主动性,激发学生对教学内容的兴趣,并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新,因材施教,为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
参考文献
[1]陆小华,冯新,吉远辉,等.迎接化工热力学的第二个春天[J].化工高等 教育 ,2008,3:19-21.
[2]梁浩,刘惠茹,王春花.《化工热力学》教学实践与尝试[J].广东化工,2010,37(1):157-158.
[3]李兴扬,唐定兴,沈凤翠,等.化工热力学教学改革与体验[J].化工高等教育,2011,3:71-73.
[4]朱自强,吴有庭.化工热力学(第三版)[M].北京:化学工业出版社,2009.
[5]冯新,宣爱国,周彩荣,等.化工热力学[M].北京:化学工业出版社,2008.
[6]陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2000.
[7]史密斯JM,范内斯HC,阿博特MM,等编;刘洪来,陆小华,陈新志,等译.化工热力学导论(原著第七版)(IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics,SevenEdition).北京:化学工业出版社,2007.
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本人已上岸,初试分数396,英语64,政治69,专业课263。个人经验,实际情况每个人都不一样,需具体问题具体分析,按需确定复习方案。
我的本科是山东省内一所二本,本科专业为新能源材料与器件,选择的事情总是令人感到纠结,到了大三下学期,就到了一个要对自己未来做出选择的时候。我当时认为我比较擅长物理,而且物理的考研竞争压力不大,所以选择跨考物理。
在择校方面,大体分为两类一类是选择好的专业水平,另一种选择比较高的学校水平,我选择中国海洋大学是看中它是所985、211,以后如果个人专业水平不行,还可以走定向选调生。中国海洋大学的物理学一共有四个方向,凝聚态物理、光学、无线电物理和声学,声学跟其他三个专业初试科目不同,其他三个专业初试考的内容一样,以下经验主要针对这三个专业,其中凝聚态和光学报的人挺多,无线电这几年基本上一比一复试,所以大家可以考虑无线电专业。近几年看物理学的分数线在290左右,录取人数在二十多人,每年扩招一两个人,属于比较好考的985了。
我的考研心得方法主要按照时间线进行划分,适合考数学一和一门本科已学专业课的考研同学进行参考,尤其是报考中国海洋大学物理海洋学专业的学弟学妹们。重点是围绕数学和专业课300分的核心学科进行方法指导,以及英语、政治一些学习习惯和避免的雷区。具体还应根据个人在四门学科上的能力进行调整。
参考书目:
638 量子力学
《量子力学教程》格里菲斯中文版(前)、周世勋(中)、曾谨言(后)+配套课后题辅导书
806 普通物理
《物理学》程守洙
《物理学》马文蔚
最开始复习就是按照学校的考试大纲,对马文蔚老师的《物理学》(直接用程守珠的书也可以)进行学习。然后根据大纲的重点,熟悉内容。然后去做程守珠《普通物理学》的课后习题。做完课后题以后进行总结分析,把课后题对应的知识点在课本中画出来,然后重点标划做错的题目。第一遍做错的题目和比较重要的知识点可以落实在笔记本上,记录的时候一定要自己写下来,这样在写的同时还可以再复习一遍,加深印象,同时为第二遍的复习打好基础,提高效率。
习题书:看完课本可以直接刷程的马的课后题就行,往年会从程的书上出原题或者改编题,要是觉得程的书马的书太简单了,可以刷赵凯华的《力学》《光学》《电磁学》《热学》。
9月之前,首先是对着考纲在目录上划出要考的章节,看上下册的课本,划出重要内容,理解公式各个量的物理意义以及公式的适用条件。其次认真做课本上的例题和课后题,不会的题就认真分析答案。第一遍很多题不会做是正常现象,究其原因是未掌握解题思路且未完全理解公式和定律,这些到后期都会得到提升。二刷程守洙课后习题,根据历年真题情况,排除不会考的题,圈出不会做的题。9月开始二刷真题,圈出不会的题,掐时间做。继续做一些难题提升自己。这个过程要提高自己对公式、物理定律的理解和记忆。11月三刷课后习题和真题,这一遍主要做第二遍圈出来的错题。复习自己做过的难题,做完剩下几套真题,这几套也要多做几遍,一定要做会所有历年真题,课后习题排除不考的题,要会做至少90%。当然,会做题的核心是理解物理定律、公式,这样才能以不变应万变。从教材可以看出来,海大普通物理要求不高,题比较简单,好拿分。
资料推荐
本系列书分为638量子力学题目、806普通物理学复习笔记、历年真题及答案等三部分;主要以课本和历年真题为主,结合历年真题重要考点,涵盖了海大信息学部考研初试重点考试内容。本书内容讲解详细,且条理清晰重点突出,既适合基础较薄弱的同学进行系统学习,也可以帮助有一定能力的同学进行总结和拔高。
第一部分:638量子力学题目
第二部分:806普通物理复习笔记
第三部分:历年真题及答案
试卷结构分析
638 量子力学
简答题比例为40%,分值为60分;解答题比例为60%,分值为90分。
806 普通物理
计算题(100%)(8-10题)
下面我跟大家简要的讲一下知识点的复习侧重点,大家在复习过程中可以参考一下。
力学的原理和公式比较多,例如:动量定理、动量守恒定律、动能定理、势能、功能原理、能量守恒定律等。这些概念都属于题目的基础知识,有时会联合起来出大题。课后习题的类型和考试题目差不多,所以,课本例题和课后习题要认真做完。电磁学重点掌握电场、电势和磁感应强度的计算,课本例题上有一些典型的例题,要认真做完,答案也要背过,都是题目中常用的例子课后的经典习题也十分重要,甚至出过原题!电磁感应重点较为集中,但是也要认真掌握。光学必考计算大题,所以一定要认真对待。例如明纹、暗纹、光栅方程都要记住。光栅连着考好几年,所以一定要引起重视。后面的量子物理部分主要是一些概念和简答的复习。例如经典理论的困难、爱因斯坦光电效应方程、康普顿效应、波尔的氢原子理论,德布罗意公式。也都要掌握,最后一题会考到。
政治:
所用资料:徐涛的强化班及核心考案;
肖秀荣 1000 题;
腿姐冲刺背诵笔记;肖四肖八;徐涛腿姐的押题卷。
具体:暑假开始看徐涛强化班,学英语和专业课累的时候,看会徐涛的课,不要希望能记住知识点,看课是为了理解知识点,有个印象,徐涛的课配套肖老 1000 题,看完一节课,刷相应的题。腿姐的冲刺背诵笔记出来后,每天都要看上几张,不要求背过,做到见到选择题的时候能够记起来就行,主要针对选择题,很有用。最后的模拟卷很重要,主要是肖四肖八腿四,把这些模拟卷的选择题掌握住,大题的话看肖四就够了,当时只背了肖四,没有精力背别的模拟卷了。
英语:
我的英语基础很差,高考英语70左右,本科期间六级没过,很幸运考研英语过线。我是个很好的例子,证明了只要努力,英语一拿到 60+是没问题的。
单词
我是从三月份背扇贝单词app,每天三百个单词,主要是练认,不是练拼写,其中新词150旧词150,前期背单词很难熬,一天用上三四个小时,后期二十分钟背完三百词,我没有选择背单词书的原因是单词书上英文跟汉语挨着,很容易看到汉语意思,影响背诵效果。一直背,单词一天不背,水平就下降。
阅读
暑假开始做真题,每天两道阅读,九月开始,每天两道阅读一道完型或者两道阅读一道新题型或者两道阅读一道翻译一直循环下去。其中新题型一定要先看课,因为新题型题比较少,不要上来就浪费掉,翻译的话看唐静,课是真的多,没看完,完型的话没看网课,因为没时间了。做阅读时候要把握一下时间,一篇阅读14分钟左右。
作文
11月开始准备作文,买了潘赟的作文书,潘赟的九宫格法写大作文非常适合我这种基础很差的人。小作文是按照建议信,感谢信,求职信等种类整理开头和结尾,中间部分主要是靠自由发挥了。作文一定要动手写,12月每天一篇大作文一篇小作文,写完可以用有道词典,上面有一个批改功能,可以检查出一些基本的语法、单词错误。
模拟
12 月初到 12 月中旬,留着三套真题模拟一下,主要是把握一下时间。
时间安排
3-4月
我的考研学习基本是从3-4月份开始的,这个时候应该首先明白自己大致想考的专业及方向,尤其根据自己的英语能力以及数学能力制定好自己具体要考哪个方向,在五月之前该工作应该落实。
中国海洋大学物理海洋学专业考试科目为数学一和英语一,所以英语和数学比较差的学弟学妹应该慎重考虑。在这段时间,除了搜索报考专业的科目要求,还应开始准备英语和数学的基础学习。
英语方面保证每日一组单词背诵,纸质版和电子版单词均可,只要保证能够不断复习生疏词汇无论什么方法都可以采用。
英语比较差的同学这时候可以进行每天一篇的阅读训练,可以先做模拟题(「推荐张剑的模拟题」)
,将真题阅读最好保留在后面做,或者听一些阅读课程,但切记不要花太多时间在英语课程上。数学上应该在五月中旬前完成对高数部分和线代部分课程一轮概念学习,并将讲义过一遍(主要是学习概念和做完例题),没确定好数学的学弟学妹这时候可以只学习数学二的高数和线代。数学部分课程一定要多听,因为数学部分占分和数学本身学科特性我就不用赘述了,这里我就不去推荐数学课程了,建议大家对市面上的名师数学课程前期可以广泛听一下。可以说,数学上名师对考研数学的理解都是有绝对保证的,至于效果如何取决于个人能力以及性格,所以建议大家这里自己选择,然后不要有抵触心理,跟好一类课程学习即可,不存在什么押题和漏掉重点,一定要静心沉气。
5-6月
到了五月中旬之后,我们基本确定了自己报考的方向,便可以开始下一步规划了。这里我主要介绍考物理海洋学专业学弟学妹的学习计划。
这时候没有流体力学基础的学弟学妹可以开始学习流体力学本科课程了(我们专业内容基本与中国海洋大学本科流体力学学习内容基本一致)。如果对自己专业课有一定信心的同学大可不用着急进行专业课的学习,应在数学基础打牢情况下开始学习最佳,这时候开始的工作应该是继续进行数学一部分课程的学习,也就是高数剩余部分和概率论。在七月前应将所学讲义全部完成,并扫清数学一所有概念部分。在此期间英语上保持单词的复习和每日的阅读即可,语法不行的同学可在这时候系统学一下。
7-8月
七到八月开始启动考研总学习阶段,这时候把住两个重点,开始系统每个单元进行数学上的刷题和专业课的学习。数学上刷题选择市面上一套练习册进行系统训练,一定保证刷完一套练习册,不留死角,这里不太推荐刷很多练习册,可以反复练习,一本就够,在九月中旬前不用去刷真题或模拟卷。专业课在七八月听完流体力学课程(在九月底之前听完也无妨,不要因为进度慢而急躁),八月初还要开展的就是政治课的学习,这时以听视频课为主,也是考研名师都可以,当然政治老师无非是那几位,大家可自由选择。
9月
在九月,进度慢的学弟学妹继续扫尾,进度比较快的同学在九月中旬后可以开始练习近15-20年的数学真题了。专业课做一些书上的例题,不要着急做专业课真题!政治在十一前完成听课,英语在九月开始就要保证真题练习了(事实上我在七月已经开始刷真题了,原因是我没有模拟题,大家也可以先做真题将模拟题放在后面,但是一定要在考前留两套真题找感觉)。
10-11月
十月开始冲刺阶段,这时候要尽可能刷完市面上所有数学模拟卷,模拟卷一定要高强度,高广度的刷,可以将工作时间分为三天,两天刷卷子,一天进行回顾和相关知识复习。专业课开始流体力学20年真题练习,该真题至关重要,务必认真对待,每一道题都要弄懂为止。政治上进行1000题或者其他练习册扫尾。学长模拟卷一共大概做了40-50套,同学可进行酌情删增。
接下来时间就是漫长枯燥的刷题时间,在流体力学真题至少两遍以上训练后,可以过一遍流体力学练习册这个习题册。该习题册也有部分题目被专业课考研进行借鉴,重点练习里面的计算题,该习题册对于想考高分的同学还是值得认真做一遍的。英语应已完成真题,可以进行二刷或者做一些模拟卷。政治开始做模拟卷,等待肖八肖四(或者其他背诵书)以及考研政治冲刺班的公布,并及时进行学习,在十一月底和十二月应该进行政治背诵,不要太早或者太晚(可以看周围同学随大流)。英语这时候开始每周两次到三次写作,买一个写作书籍或者课程,总结一个属于自己的写作套路。
12月
十二月将复习做过的数学错题,把没做的模拟卷做完,英语开始刷之前留下的真题(这时候要加上写作所有部分)。流体力学开始看之前的真题,还有学长提供的笔记(自己的笔记也行),政治开始背诵背诵再背诵,在此期间注意身体还有考研报考事项,不要因为报考不当造成麻烦。
复试
面试流程为:英语自我介绍->英语问答题->专业课抽题->PPT汇报->自由问答
英文自我介绍:3分钟左右,先对着网上的模板,结合自己的情况写一篇,根据时长适当删减或修改。要背的滚瓜烂熟,再紧张也能不过脑子说出来的那种程度。
专业课问题:抽题问答,凝聚态抽固体物理,无线电抽电动力学,光学专业抽光学。专业课偏简单,如果问到的题是没准备到的,可以先道歉。再向老师请求思考时间,说出自己的猜测和思考。
自由问答:喜欢根据PPT问本科学过的课程,科研经历,毕业论文等。需要提前根据PPT准备,保证自己有话说,不能一问三不知。
总之,对于物理海洋学考生,后期最重要的就是数学各路模拟卷,政治背诵,专业课及英语真题。「把这四个工作做好是成功的一半,请同学要高度重视!!!」
以上就是我的一些个人心得,主要针对海气学院物理海洋学专业的学弟学妹,总体没有太多废话,也尽量不做什么主观推荐,真心祝各同学一战成硕!!!!!
丹凤眼女汉子
撰文 | 邢志忠(中国科学院高能物理研究所研究员)
130年前的1891年10月20日,英国物理学家詹姆士·查德威克 (James Chadwick) 降生在英格兰西北部小城博灵顿的一个普通人家。他的童年主要是在祖父母身边度过的,这一点与科学巨匠艾萨克·牛顿 (Isaac Newton) 的童年有些类似。大约在11岁那一年,查德威克来到曼彻斯特与父母团聚,并开始接受中学教育。1907年,中学毕业的查德威克获得了曼彻斯特大学的奖学金,顺利升入大学。就在这一年的5月份,36岁的新西兰裔英国物理学家欧内斯特·卢瑟福 (Ernest Rutherford) 加盟曼彻斯特大学,冥冥之中为查德威克带来了福音。
其实查德威克最初想要在大学攻读的是数学而不是物理学。阴差阳错,他在1908年秋季参加了一场由物理系教师主持的面试。将错就错,生性腼腆的查德威克成为一名物理系的本科生。他在第二学年选修了卢瑟福的电磁学课程,立刻就被这位科学大师的魅力打动了,随后决定跟随卢瑟福做一个具体的科研项目,即研究镭元素的放射性。1911年夏天,他完成了自己的本科学业后,成为卢瑟福的研究生。1912年,查德威克与导师合作发表了他的第一篇学术论文。
卢瑟福的杰出科学才能和影响力使得曼彻斯特大学成为核物理学的研究中心,吸引了世界各地的年轻学者前来 “曼彻斯特学派” 朝拜。1912年3月,27岁的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔 (Niels Bohr) 来到曼彻斯特大学从事博士后研究,他和查德威克很快成为好朋友。一年之后,即1913年7月,玻尔在久负盛名的英国《哲学与科学杂志》 ( Philosophical Magazine and Journal of Science ) 上发表了一篇重要论文,首次提出了量子化的氢原子模型。这一工作成为量子理论发展史的里程碑之一,也使得玻尔本人荣获了1922年的诺贝尔物理学奖。
身处在曼彻斯特大学如此卓越的学术氛围中,年轻的查德威克想要不成功都难。
1912年夏天,查德威克以优异的科研纪录获得了硕士学位。尽管卢瑟福希望查德威克继续留在自己身边做研究,但由于其他原因,查德威克还是于1913年秋季来到德国柏林,加入到盖革计数器的发明者汉斯·盖格的实验室。
盖革也曾在曼彻斯特工作,是卢瑟福的重要合作者之一,因此爱屋及乌,对查德威克照顾有加。当时柏林是世界核物理学与放射化学的研究中心之一,后来因发现核裂变而名留青史的奥托·哈恩 (Otto Hahn) 和莉泽·迈特纳 (Lise Meitner) 等大科学家都在那里工作,这促使查德威克选择原子核的贝塔衰变作为自己的新研究课题。
一直以来,学术界以为原子核的贝塔衰变是两体过程:母核裂变成子核,并放射出一个电子,因此后者具有确定的能量,即其能谱应该呈现出的是单能分立谱。但到了1913年,曼彻斯特学派与哈恩实验室给出的初步观测结果却与此预期相矛盾。利用比先前的感光胶片探测技术更先进的盖革计数器,查德威克重新测量了贝塔衰变的电子能量,发现其呈现的是连续变化的谱型。他以单一作者的身份在1914年发表了这一测量结果,立即得到了卢瑟福和哈恩等人的认可,却受到了迈特纳的质疑。1927年,曼彻斯特实验室的查尔斯·埃利斯 (Charles Ellis) 和威廉·伍斯特 (William Wooster) 完成了关于贝塔衰变能谱的更可靠测量,确认了电子的能谱为连续谱。他们的实验结果随后也被迈特纳的课题组证实。于是能量在贝塔衰变的过程中是否严格守恒的问题,即所谓的 “能量危机” (energy crisis) ,成为20世纪20到30年代漂浮在核物理学天空的一朵乌云。
为了解释贝塔衰变的连续能谱问题,玻尔提出了在微观世界能量守恒可能只是一个统计平均规律的观点,即对于单个微观反应过程可能存在能量不严格守恒的情况。这一观点无疑与美国物理学家亚瑟·康普顿 (Arthur Compton) 在1923年发表的光子与电子散射的实验结果相矛盾,后者清楚地表明诸如此类的微观散射过程是严格遵守能量和动量守恒定律的。事实上,要想解释当年的贝塔衰变实验结果,理论家们还面临着另一个挑战:怎样保证初态和末态粒子的总角动量守恒?
这时候最有资格说话的人当数1925年1月提出 “不相容原理” (exclusion principle) 的奥地利物理学家沃夫冈·泡利 (Wolfgang Pauli) ,因为他对原子核和基本粒子的自旋角动量太敏感了。1930年12月,泡利在一封写给研究原子核放射性的同行们的公开信中,提出了他解决贝塔衰变“能量危机”问题的方案。他假设在原子核的贝塔衰变过程中,除了产生子核和电子,还会释放出一个质量很小、电中性的新粒子,其自旋量子数等于1/2。泡利将这种看不见、摸不着的假想粒子称作“中子” (neutron) ,显然他还不知道“中子”的概念早在1920年就被卢瑟福发明和占用了——用以描述另一种电中性、质量与质子相当且可以作为原子核基本组分的的假想粒子。后来意大利物理学家恩里科·费米 (Enrico Fermi) 把泡利设想的 “中子” 改称为 “中微子” (neutrino) ,意即微小的 “中子”。
有了中微子的存在,贝塔衰变反应的能量守恒、动量守恒和角动量守恒都不再是问题;而电子的能谱之所以呈现为连续谱,则是由于电子不得不与中微子分享母核与子核的质量差所对应的反应能量。在这样的三体衰变过程中,中微子携带一部分能量和动量逃之夭夭。但当年的实验技术根本无法证实泡利的假说。直到1956年,作为假想粒子的中微子才首次在反应堆实验中被验明正身。
回到1914年8月,查德威克的科研工作由于第一次世界大战的爆发而被迫中断。尽管得到德国同事的保护,作为战争敌对国公民的查德威克还是在当年的11月份遭到当局的逮捕,被关进了柏林西部的一所集中营。不过他在狱中过得并不寂寞,甚至有机会定期给狱友们讲授电磁学和放射性的知识。巧的是,卢瑟福的另一个学生埃利斯也被囚禁在这所集中营,他也因此成了查德威克的好朋友。由于战争所导致的食物短缺,查德威克在狱中因严重的营养不良而患上了消化道疾病。1918年11月,战争终于结束了。查德威克和埃利斯辗转回到自己的祖国英格兰,他们二人后来成为剑桥大学的同事。
1930年,剑桥大学出版社出版了卢瑟福、查德威克和埃利斯三人合作撰写的《放射性物质的辐射》一书,系统地总结了氦核 (即阿尔法粒子) 与氦核、质子以及重原子核的散射实验结果,为强相互作用理论的建立奠定了初步的实验基础。1935年,日本物理学家汤川秀树(Hideki Yukawa)提出原子核之间通过交换轻介子实现相互作用的理论图像,这一工作是他的科研处女作,他一炮而红,并因此于1949年获得了诺贝尔物理学奖。
就在1930年,德国科学家沃尔特·博特 (Walter Bothe) 和赫伯特·贝克 (Herbert Becker) 在氦核与铍原子核的散射实验中观测到一种穿透力很强、不会在电场中偏转的射线,他们将其理所当然地解释为伽玛射线。两年之后的1932年,居里夫人的长女伊雷娜·约里奥·居里 (Irene Joliot-Curie) 与丈夫弗雷德里克·约里奥·居里 (Frederic Joliot-Curie) 重复了这一实验。他们发现用博特和贝克所观测到的射线轰击含有氢原子的物质时,会产生高能质子。那么,这种新型的射线究竟是不是伽马射线呢?
当然不是!查德威克和他的导师卢瑟福都不相信约里奥-居里夫妇的实验结果可以解释为质子与光子的康普顿散射。查德威克马上着手设计了一个实验,并在三周之内就得到了自己的测量结果。他发现新型的射线并非伽马射线,而是一种由电中性、质量与质子相当的新粒子构成的束流。1932年2月27日,英国《自然》期刊发表了查德威克的实验结果。他的这篇题为 “可能存在中子” (Possible existence of a neutron) 的论文长度不足一页纸,不含有任何公式和图表,仅包含大约700个单词。查德威克在论文的结尾处明确指出,“迄今为止,所有的证据都倾向于中子,而量子假设(即伽马射线假设)不成立,除非在某种程度上放弃能量和动量守恒”。于是中子作为原子核的另外一种基本组分被发现了!1935年,44岁的查德威克因发现中子而荣获了诺贝尔物理学奖。
为什么是查德威克而不是约里奥·居里夫妇率先发现了中子?答案很简单: 因为查德威克是卢瑟福的学生,早就知道自然界有可能存在一种与质子的强相互作用属性很相似的粒子,它的名字叫做中子。 这就是在大师身边工作更容易成为大师的绝佳例子。相比之下,约里奥·居里夫妇不得不承认,尽管他们二人也处在大师 (居里夫妇等) 云集的科研环境中,却对中子的概念一无所知,因此未能在第一时间对自己的实验结果做出正确的解释,从而错失了发现中子的良机。
不过令人欣慰的是,两年后的1934年2月10日,《自然》杂志发表了约里奥·居里夫妇合作完成的一篇题为 “一种新型放射性元素的人工产生” ( Artificial production of a new kind of radio-element ) 的论文。这篇论文也不足一页纸,仅含有大约620个单词和1个化学反应方程式,但它却是人工放射性的开山问鼎之作。凭借这一发现,约里奥-居里夫妇以超乎寻常的速度拿下1935年的诺贝尔化学奖!人们不禁要问一个有趣的问题:假如约里奥·居里夫妇在1932年正确地理解了自己的实验结果,并宣布发现了中子,那么他们有可能一举包揽1935年诺贝尔物理学和化学两项大奖吗?
1935年秋天,在获得诺贝尔奖之前,查德威克被聘为利物浦大学教授。他在那里推动建造了一台回旋加速器,使得利物浦成为欧洲核物理学的研究中心之一。查德威克也是英美两国在曼哈顿计划中开展合作的关键人物,因为中子的发现是制造原子弹的重要前提之一。1948年,查德威克重返剑桥大学,成为科维尔与凯乌斯学院的院长。他于1958年底退休,与妻子搬到北威尔士居住;十年后他们又搬回剑桥,住在离女儿们不远的地方。
主要参考文献:
1) A. Brown, The neutron and the bomb: a biography of Sir James Chadwick, Oxford University Press, New York, 1997.
2) G. Ecker, James Chadwick: a head of his time, arXiv:, 2020.
3) J. Chadwick, Possible existence of a neutron, Nature 129 (1932) 312.
4) F. Joliot and I. Curie, Artificial production of a new kind of radio-element, Nature 133 (1934) 201.
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