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時(shí)間：2023-08-27 15:11:48
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇常見化學(xué)計(jì)算方法范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
1 前言
對(duì)于天然氣的開發(fā)來說，無論是勘探階段還是開發(fā)階段，天然氣儲(chǔ)藏量的研究一直是我們工作的重點(diǎn)，也是我們進(jìn)行天然氣開發(fā)工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。因此，天然氣的開發(fā)和利用來說，天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的精確性成為我們追求的整體目標(biāo)。傳統(tǒng)的天然氣氣藏儲(chǔ)量的計(jì)算方法具有一定的局限性，計(jì)算過程中的誤差較大，不能完全適應(yīng)天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算精密性的特點(diǎn)。因此，我們必須從我國(guó)當(dāng)前天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法的實(shí)際出發(fā)，全面總結(jié)天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合具體的工作實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新，全面提升天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的精密性和科學(xué)性。
2 天然氣氣藏儲(chǔ)量
所謂天然氣氣藏儲(chǔ)量指的是埋在地下的天然氣的數(shù)量。天然氣氣藏儲(chǔ)量分為地質(zhì)儲(chǔ)量，即地下油層中油氣的實(shí)際；可開采量，即在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可以開采出的天然氣儲(chǔ)量，因此，天然氣的采收率就是地質(zhì)儲(chǔ)量與可開采量的比值。我們根據(jù)地質(zhì)、地震、地球化學(xué)等資料的統(tǒng)計(jì)或者是類比估算的尚未發(fā)現(xiàn)的資源量被稱為天然氣的遠(yuǎn)景資源量，天然氣的遠(yuǎn)景資源量又分為推測(cè)資源量和潛在資源量。推測(cè)資源量是指我們?cè)趯?duì)區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境等因素進(jìn)行綜合考察基礎(chǔ)上，結(jié)合盆地或者生油巖有機(jī)化學(xué)資料而計(jì)算的資源量。根據(jù)天然氣資源的開采過程，我們可以將天然氣氣藏儲(chǔ)量分為探明儲(chǔ)量、控制儲(chǔ)量和預(yù)測(cè)儲(chǔ)量。所謂探明儲(chǔ)量是指在天然氣的開發(fā)過程中所知曉的實(shí)際天然氣氣藏儲(chǔ)量，又分為基本探明儲(chǔ)量、未開發(fā)探明儲(chǔ)量和探明已開發(fā)儲(chǔ)量三類。對(duì)于控制儲(chǔ)量來說，指的是在天然氣氣藏儲(chǔ)量詳探過程中，對(duì)少數(shù)的評(píng)價(jià)井進(jìn)行計(jì)算之后所得到的儲(chǔ)量值。而預(yù)測(cè)儲(chǔ)量是在地震詳查以及其他方法提供的圈閉內(nèi)，經(jīng)過預(yù)探井鉆探獲得油氣流、油氣層或油氣顯示后，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件分析和類比的有利地區(qū)按容積法估算的儲(chǔ)量。
3 常見的天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法
常見的天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的方法有壓力降落法和容積法兩種。
3.1 壓力降落法
壓力降落法的基本原理是利用由氣藏壓力與累積產(chǎn)氣量所構(gòu)成的“壓降圖”來確定氣藏的儲(chǔ)量。這種方法必須依賴于一定的條件，首先，它要求整個(gè)天然氣氣藏是相互聯(lián)通的，對(duì)于邊緣還有油氣帶的天然氣氣藏，由于壓力降低使得融在油中的氣大量析出，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確，因此，需要我們避免天然氣的析出。此外，壓力降落法一般只在氣藏開采進(jìn)行了一段時(shí)間之后使用，必須建立在大量的壓力獲得之后才能進(jìn)行。壓力降落法適用于天然氣開采期間氣藏容積不變的氣藏，一般不能適用于水壓力驅(qū)動(dòng)氣藏。這種計(jì)算方法具有一定的影響因素，首先，壓力降落法實(shí)施過程中的單位壓降采氣量不可能為常數(shù)，因此，在很大程度上增加了控制的難度，此外，固井質(zhì)量不合格也會(huì)導(dǎo)致壓力降落法計(jì)算的結(jié)果不準(zhǔn)確，其次，無論是系統(tǒng)的還是人為的產(chǎn)量計(jì)量和壓力計(jì)量的不準(zhǔn)確也會(huì)影響天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的不準(zhǔn)確。
3.2 容積法
容積法計(jì)算油氣儲(chǔ)量的實(shí)質(zhì)是計(jì)算地下巖石孔隙中油氣所占的體積，然后用地面的重量單位或體積單位表示。天然氣的儲(chǔ)藏量與平均地面原油體積系數(shù)、平局地面脫氣原油密度、含油飽和度、平均有效孔隙度、平均有效厚度、含油面積、地質(zhì)儲(chǔ)量存在一定的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于有效孔隙度的確定，我們采用巖心分析法，之后對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行定量的解釋和分析。對(duì)于原始含油飽和度的確定指油層尚未投入開發(fā)，處于原始狀態(tài)下的含油飽和度。有效厚度的計(jì)算我們采用算術(shù)平均法和面積加數(shù)平均法。油層有效厚度的計(jì)算必須具備兩個(gè)前提條件，即是在現(xiàn)有的工藝技術(shù)條件下可提供開發(fā)，在原油層內(nèi)存在可動(dòng)油。容積法相對(duì)于壓力降落法來說少了較多的影響因素，但操作流程較為繁瑣和復(fù)雜。
4.3 天然氣氣藏儲(chǔ)量參數(shù)的確定
當(dāng)有效儲(chǔ)層的下限確定之后，容積法計(jì)算儲(chǔ)量的關(guān)鍵，是對(duì)含氣面積、有效厚度、有效孔隙度、原始含氣飽和度、原始天然氣體積系數(shù)等參數(shù)的確定。其中，最重要的參數(shù)是含氣面積、有效厚度、有效孔隙度。有效孔隙度可以直接用巖心分析資料，在必要時(shí)我們應(yīng)該分別確定基質(zhì)孔隙和裂隙、溶洞孔隙度。在有效厚度的的計(jì)算中，應(yīng)以氣水界面或氣層識(shí)別為基礎(chǔ)，綜合測(cè)試成果，用測(cè)井“四性”關(guān)系劃分。通常采用在整個(gè)儲(chǔ)集巖剖面中截去不具備產(chǎn)氣能力的部分，即得有效厚度。在含氣面積參數(shù)的確定中，應(yīng)充分利用地震、鉆井、測(cè)井和測(cè)試等資料，綜合研究氣、水分布規(guī)律和氣藏類型，確定流體界面（即氣水界面）以及遮擋（如斷層、巖性、地層）邊界，在氣層頂（底）面構(gòu)造圖上圈定含氣面積。
5 小結(jié)
石油、天然氣氣儲(chǔ)量是石油和天然氣在地下的蘊(yùn)藏量，是油、氣勘探開發(fā)成果的綜合反映。對(duì)于石油、天然氣的開發(fā)來說，無論是勘探階段還是開發(fā)階段，油氣儲(chǔ)藏量的研究一直是我們工作的重點(diǎn)，也是我們進(jìn)行石油、天然氣工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。我們必須從天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法的實(shí)際出發(fā)，不斷創(chuàng)新，促進(jìn)天然氣氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的精確性。
關(guān)鍵詞：麻棉；d值；定量
用化學(xué)溶解法對(duì)紡織品的纖維含量進(jìn)行定量分析，計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果時(shí)要用到各種纖維的質(zhì)量變化修正系數(shù)（d值），在GB/T 2910—2009《紡織品 定量化學(xué)分析》及其他常用的紡織纖維定量標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)常見纖維的d值都有明確的規(guī)定。但標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的d值都是某種纖維單獨(dú)使用的d值，在日常的檢驗(yàn)中，有時(shí)需要的是兩種纖維作為一個(gè)整體的d值。比如麻棉與其他纖維混紡的情況，由于麻、棉的定量目前還沒有有效的化學(xué)定量方法，只能先將其作為一個(gè)整體與其他纖維進(jìn)行溶解分離，再結(jié)合麻棉的物理法結(jié)果得出最終的檢驗(yàn)結(jié)果。計(jì)算過程涉及麻棉作為整體時(shí)的d值，這在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有詳細(xì)說明。本文主要目的就是研究將纖維的標(biāo)準(zhǔn)d值與幾種纖維作為整體時(shí)的方法。 2.1 方法
如前言所說的，日常檢驗(yàn)中所面臨的問題是沒有有效的方法對(duì)麻/棉進(jìn)行分離，從而導(dǎo)致無法使用麻、棉標(biāo)準(zhǔn)的d值進(jìn)行計(jì)算。為此，本試驗(yàn)人工混合具有代表性的羊毛、粘纖、亞麻、棉纖維作為試驗(yàn)樣品，其中的亞麻為散纖維，棉為紗線，以便在溶解羊毛、粘纖后能夠用手工拆樣法對(duì)麻/棉進(jìn)行分離。這種方法的試驗(yàn)原理完全符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)過程是理想化的過程，這種方法得到的結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)值。另外，麻棉的d值按照兩種常用的方法進(jìn)行選取，即取相對(duì)含量較多的組分的d值和根據(jù)相對(duì)含量折算后的綜合d值，把用這兩種d值計(jì)算得到的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，找出比較好的麻棉d值選取方案。2.2 樣品
按照2.1的方法，人工混合3個(gè)羊毛、粘纖、亞麻、棉混合物作為試驗(yàn)樣品。其中亞麻/棉大概比例分別為：80/20、50/50、20/80。
2.3 步驟
對(duì)每個(gè)混合樣品采用3種不同的定量、計(jì)算方法。
方法A: 采用順序溶解法與手工分解法[1]相結(jié)合。先用堿性次氯酸鈉溶液溶解羊毛，洗滌、烘干、稱重；再用甲酸/氯化鋅溶解粘纖，洗滌、烘干、稱重；最后用手工分解法對(duì)亞麻、棉進(jìn)行分離，最終達(dá)到定量的目的。進(jìn)行結(jié)果計(jì)算時(shí)所有的d值都是獨(dú)立的d值，得到的結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)值。
方法B: 單獨(dú)采用順序溶解法，先用堿性次氯酸鈉溶液溶解羊毛，洗滌、烘干、稱重；再用甲酸/氯化鋅溶解粘纖，洗滌、烘干、稱重；最后剩余麻棉，將其作為一個(gè)整體，并且取相對(duì)含量較多的組分的d值作為整體的d值進(jìn)行計(jì)算，最后結(jié)合相對(duì)含量算出各自的絕對(duì)含量，麻棉的相對(duì)含量由方法A的結(jié)果算出。
1 從口算訓(xùn)練入手，利用競(jìng)賽的形式提高學(xué)生的口算興趣
口算是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算能力的基礎(chǔ)，每個(gè)學(xué)生都應(yīng)具備較強(qiáng)的口算能力。因此，在我的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，我每天利用課堂三分鐘時(shí)間訓(xùn)練學(xué)生的口算能力，以卡片、PPT 課件、聽算、小黑板視算等形式出示，然后任意抽一組學(xué)生，以開火車的形式進(jìn)行口答，然后由我計(jì)時(shí)，看該組學(xué)生答完十道題一共用了多少時(shí)間。于是我一個(gè)星期進(jìn)行一次評(píng)比，看哪組學(xué)生答對(duì)的人數(shù)最多，并且答十道題用的時(shí)間最少，哪組就為本星期的口算優(yōu)勝組，并給予優(yōu)勝組獎(jiǎng)勵(lì)。這樣以競(jìng)賽的形式進(jìn)行口算訓(xùn)練，學(xué)生們的積極性相當(dāng)高，口算的興趣非常高，口算能力也得到了一定的提升，效果非常好。
2 筆算是關(guān)鍵，利用每周十題的訓(xùn)練提高學(xué)生的計(jì)算正確率
筆算是計(jì)算的關(guān)鍵，小學(xué)階段大部分?jǐn)?shù)學(xué)題都要求學(xué)生通過列豎式的方法進(jìn)行筆算，因此，這一內(nèi)容是學(xué)生們特別容易出錯(cuò)的，在計(jì)算時(shí)也特別粗心，因此要通過不斷反復(fù)練習(xí)來提高學(xué)生的筆算能力。
3 增強(qiáng)簡(jiǎn)算意識(shí)，提高計(jì)算的靈活性
簡(jiǎn)算是依據(jù)算式、數(shù)據(jù)的不同特點(diǎn)，利用運(yùn)算定律、性質(zhì)及數(shù)與數(shù)之間的特殊關(guān)系，使計(jì)算的過程簡(jiǎn)化、簡(jiǎn)潔的計(jì)算方法。簡(jiǎn)算是培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察、認(rèn)真分析、善于發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律，訓(xùn)練學(xué)生思維深刻性、敏銳性、靈活性，提高計(jì)算效率，發(fā)展計(jì)算能力的重要手段。在小學(xué)數(shù)學(xué)里，加法交換律、結(jié)合律，乘法交換律、結(jié)合律與分配律，是學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)算的主要依據(jù)。因此，在數(shù)學(xué)教學(xué)中我特別注意幫助學(xué)生深刻理解與熟練掌握這五條運(yùn)算定律，及一些常用的簡(jiǎn)便計(jì)算方法，并經(jīng)常組織學(xué)生進(jìn)行不同形式的簡(jiǎn)算練習(xí)，讓學(xué)生在計(jì)算實(shí)踐中體驗(yàn)簡(jiǎn)算的意義、作用與必要性，強(qiáng)化學(xué)生自覺運(yùn)用簡(jiǎn)算方法的意識(shí)，提高學(xué)生計(jì)算的靈活性和正確率。 4 培養(yǎng)學(xué)生的估算能力，強(qiáng)化估算意識(shí)
中圖分類號(hào)：V31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（b）-0021-03
在航空科學(xué)技術(shù)廣泛的領(lǐng)域中，進(jìn)步與發(fā)展日新月異。而在航空技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步過程中，作為能源的航空燃料的發(fā)展顯得尤為重要。在能源緊缺、環(huán)境惡化、先進(jìn)航空與綠色航空亟待發(fā)展的大環(huán)境影響下，航空燃料的發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
隨著近代航空工業(yè)的飛速進(jìn)步，航空燃料一直在不斷發(fā)展中。但由于目前燃油緊缺和價(jià)格上漲，航空燃料已成為制約我國(guó)航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。為了更好地發(fā)展先進(jìn)航空燃料，對(duì)其性質(zhì)的理論研究已成為當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)前人們對(duì)噴餿劑系難芯恐饕集中在合成燃料、生物燃料及改性燃料3個(gè)方面，其中合成燃料成本相對(duì)較高；生物燃料有著廣闊的前景，但仍處于試驗(yàn)階段。在這種背景下，改性航空燃料不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
該文通過改變航空燃料的配比及分析，以改良航空燃料的性能，從而提高航空燃料的利用率，降低飛行的風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)航空工業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，在分析過程中，會(huì)對(duì)分子的結(jié)構(gòu)與航空燃料的性能之間的關(guān)系加以總結(jié)，以便對(duì)完整的航空煤油組分結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析。
1 研究過程
設(shè)計(jì)好的各配比的組分含量見表1。
1.1 航空燃料的密度
1.1.1 密度計(jì)算方法――基團(tuán)鍵貢獻(xiàn)法
密度在航空燃料的性質(zhì)中占有很重要的位置?？紤]到機(jī)身自重，所以要分析出燃料隨配比變化而有所有益的一項(xiàng)，減輕飛機(jī)的重量，從而降低能耗。
研究密度有多種方法，比如LK方程、基團(tuán)貢獻(xiàn)法、基團(tuán)鍵貢獻(xiàn)法等。綜合各方法利弊，選擇基團(tuán)鍵貢獻(xiàn)法作為該文研究密度的計(jì)算方法。
基團(tuán)鍵貢獻(xiàn)法中的基團(tuán)鍵是指兩個(gè)基團(tuán)之間形成的化學(xué)鍵?；鶊F(tuán)鍵的重點(diǎn)是考慮化學(xué)鍵所連接的基團(tuán)，而不是原子。相比較其他計(jì)算密度的方法而言，基團(tuán)鍵貢獻(xiàn)法不僅計(jì)算量較小，而且考慮了基團(tuán)的特性和鏈接性，能夠更好地區(qū)分同分異構(gòu)體，有著較強(qiáng)的區(qū)分結(jié)構(gòu)的能力，有助于研究組分結(jié)構(gòu)對(duì)密度變化的影響。
1.1.2 相關(guān)計(jì)算公式
定義GBi以確定基團(tuán)鍵的種類和數(shù)目：
GB
密度ρ與分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，對(duì)于基團(tuán)鍵GBi表征的分子結(jié)構(gòu)而言，其密度ρ必然為GBi的函數(shù)，使用數(shù)學(xué)方法做近似的處理。考慮到不同基團(tuán)鍵對(duì)密度的影響程度不同以及當(dāng)基團(tuán)鍵數(shù)目無限增加時(shí)密度區(qū)域有限值這一客觀事實(shí)，故選擇密度函數(shù)為：
其中，n（GBi）為基團(tuán)鍵GBi的數(shù)目；ci和wi為與基團(tuán)鍵特性有關(guān)的常數(shù)。這些常數(shù)均可查表獲得。
1.1.3 計(jì)算結(jié)果與討論
分析比較表2數(shù)據(jù)可知，設(shè)計(jì)配比為配比3的航空燃料密度值最大。配比2設(shè)計(jì)中直鏈烷烴組分與配比3相同，配比4設(shè)計(jì)中單支鏈烷烴組分與配比3相同，配比5設(shè)計(jì)中雙支鏈烷烴組分與配比3相同，這3種配比密度值都低于配比3，因此沒有一種結(jié)構(gòu)對(duì)密度產(chǎn)生明顯影響。而相對(duì)與配比1，配比3提高了各組結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)較高化合物的組分含量，配比1為全組中計(jì)算密度值最低的配比，因此可以認(rèn)為主要是各組結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)目對(duì)混合物密度值造成影響。
1.2 航空燃料的熱值
1.2.1 熱值的計(jì)算方法――鍵能法
考慮到當(dāng)代噴氣式飛機(jī)的高速飛行需要強(qiáng)大的動(dòng)力支持，所以要分析不同配比下的航空燃料的熱值，選擇出其中熱值較高的一項(xiàng)，從而提高飛行效率，減小不必要的能耗。
在物理化學(xué)中，求解熱值有多種方法。該文選擇鍵能法作為航空燃料熱值的計(jì)算方法。
鍵能法中，化學(xué)鍵的鍵能定義為把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量，通常用E表示，單位為kJ/mol或kJ?mol-1。那么，反應(yīng)熱ΔH等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和之差。而1 mol某物質(zhì)的燃燒所放出的熱量為該物質(zhì)的摩爾生成熱即為該物質(zhì)的熱值。
1.2.2 相關(guān)計(jì)算公式
對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，其實(shí)質(zhì)就是舊鍵的斷裂和新鍵的生成，所以說化學(xué)鍵在燃燒中是需要十分關(guān)注的一項(xiàng)。熱值的相關(guān)計(jì)算公式為：
ΔH=∑E（反應(yīng)物）-∑E（生成物）
其中，ΔH為反應(yīng)物的熱值解；∑E（反應(yīng)物）為反應(yīng)物的鍵能總和；∑E（生成物）為生成物的鍵能總和。
對(duì)于航空燃料而言，其中的組分大部分為烷烴。而對(duì)于烷烴而言，其燃燒反應(yīng)過程中，化學(xué)鍵類型主要為：C-C、C-H、O=O、C=O、O-H，查詢JANAF表，得到5種化學(xué)鍵的鍵能。
1.2.3 計(jì)算結(jié)果與討論
分析比較表3的數(shù)據(jù)可知，在6組設(shè)計(jì)配比中配比3的熱值最大。配比2與配比6中碳原子數(shù)目相同，而結(jié)構(gòu)不同，但二者的熱值計(jì)算結(jié)果確實(shí)一致。同樣地，配比4與配比5亦是如此。由此可見，未有一種結(jié)構(gòu)對(duì)熱值產(chǎn)生明顯影響。而由配比1到配比2、6到配比4、5再到配比3，各組的結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)較高化合物的組分含量增加，因此可認(rèn)為混合物熱值的主要影響因素為各組結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)目。
1.3 航空燃料的閃點(diǎn)
1.3.1 閃點(diǎn)計(jì)算方法――基團(tuán)貢獻(xiàn)法
當(dāng)代噴氣式飛機(jī)由行速度很快，所以需要在短時(shí)間內(nèi)燃燒大量的航空燃料來提供動(dòng)力。航空燃料的閃點(diǎn)若是不高，那么其進(jìn)入燃料室中便極其容易發(fā)生劇烈的反應(yīng)。
常見的閃點(diǎn)計(jì)算方法有多種，例如Lydersen方程、定位分布貢獻(xiàn)法、基團(tuán)貢獻(xiàn)法等等。其中基團(tuán)貢獻(xiàn)法利用烴類混合物中每一個(gè)基團(tuán)的特性分別進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果與烴類混合物的閃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)值較為接近，選取基團(tuán)貢獻(xiàn)法作為該文關(guān)于閃點(diǎn)的計(jì)算方法。
在基團(tuán)貢獻(xiàn)法中，通過對(duì)于不同的基團(tuán)的分析，從而進(jìn)一步確定分子的結(jié)構(gòu)特征，更好地估算出混合物的閃點(diǎn)。因此也能夠從六組配比中選擇出閃點(diǎn)較高的一組，提高航空燃料的性能。
1.3.2 相關(guān)計(jì)算公式
混合物的閃點(diǎn)是很重要的，但是對(duì)于混合物閃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)上的測(cè)定卻是十分困難的。所以，綜合Li的體積分?jǐn)?shù)法和Castillo的熱容分?jǐn)?shù)法，可將分子結(jié)構(gòu)特征與混合物臨界溫度的關(guān)系表示為：
δi=，TδiT閃ci
式中，Yi為組分i的摩爾分?jǐn)?shù)；T閃點(diǎn)i為組分i的閃點(diǎn)；Fi為與分子結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的函數(shù)。而由氣體熱容數(shù)據(jù)確定的Fi與分子結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系為：
式中R=1.99，分子結(jié)構(gòu)特征參數(shù)ai、bi，參數(shù)Δi的數(shù)值均為查表得出。
1.3.3 計(jì)算結(jié)果與討論
分析比較表4中的數(shù)據(jù)可知，設(shè)計(jì)配比為配比6的航空燃料的閃點(diǎn)最大。同時(shí)，配比3的閃點(diǎn)也為較高，僅與配比6的閃點(diǎn)相差約為0.304 K，與配比6的閃點(diǎn)幾乎相近。配比1與配比5中碳原子數(shù)較少的組分含量較多，配比2和配比4支鏈的組分含量較少。而相比較其他配比而言，配比3和配比6中雙支鏈的烷烴含量較多。因此可以認(rèn)為主要是各組結(jié)構(gòu)中支鏈數(shù)目對(duì)混合物閃點(diǎn)造成影響。
2 數(shù)據(jù)整理與分析
綜合第2節(jié)的研究過程中的結(jié)論與分析，可以粗略地總結(jié)出與航空燃料的密度、熱值以及閃點(diǎn)的變化規(guī)律。第一，航空燃料組分中的碳原子數(shù)目對(duì)密度有著主要的影響，碳原子數(shù)的烷烴含量越多，那么航空燃料的密度就越大。第二，航空燃料的熱值大小仍取決于其中高碳含量組分的多少，高碳含量組分越多，其熱值越高。第三，對(duì)于閃點(diǎn)而言，其大小則取決于燃料中支鏈的多少，支鏈較多、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的烷烴組分的含量越大，航空燃料的閃點(diǎn)就高。
綜合表4以及表3，配比3的熱值、閃點(diǎn)在所設(shè)計(jì)的6種配比中較大，這用于航空燃料可以對(duì)于發(fā)熱量以及安全性方面作出基本的保障。雖然配比3的密度在所設(shè)計(jì)的六種配比中的密度較大，可能會(huì)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油總質(zhì)量造成一定的影響。但是對(duì)比熱值和閃點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)而言，該文認(rèn)為其優(yōu)勢(shì)可以彌補(bǔ)密度所造成的損失。因此，在目前6種設(shè)計(jì)配比中，配比3為最優(yōu)配比。
由于此次研究?jī)H針對(duì)航空煤油RP-3的26.2%進(jìn)行，旨在定性層面對(duì)不同配比下航空燃料性質(zhì)隨混合物各組分結(jié)構(gòu)、碳數(shù)變化的可能變化進(jìn)行研究，日后可以參考此次研究結(jié)果，對(duì)完整的航空煤油組分結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析，從而選擇出更好的、優(yōu)質(zhì)的、先進(jìn)的航空燃料配比組成。
3 結(jié)語
該文針對(duì)傳統(tǒng)航空燃料性能上的不足，利用改變航空燃料的配比的方法來提高燃料的性能。通過對(duì)不同配比下航空燃料性能的分析，發(fā)現(xiàn)有些配比下的航空燃料的性能有著明顯的提高。同時(shí)，筆者也總結(jié)出分子結(jié)構(gòu)、碳原子數(shù)目等與航空燃料性能之間的規(guī)律，以便分析其他航空燃料性能的使用。綜上，該文完成了不同配比下航空燃料性質(zhì)變化的理論分析，為未來先進(jìn)航空燃料發(fā)展提供了一定理論基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào)：Q949；G354.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）07-1356-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.040
Research on Algorithm for Calculating Word Similarity in the Field of Endemic Genera of Seed Plants in Yunnan
LU Guo-quan，PENG Lin，PANG Xue
（Key Laboratory of Agricultural Information Technology in Yunnan，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China）
Abstract：An improved word similarity algorithm put forward based on cilin combined with the knowledge of the endemic genera of seed plants in Yunnan supplement the words about this field. Experiment results illustrate that this improved algorithm for calculating word similarity based on “cilin” is more precise than general algorithm for calculating word similarity based on “cilin” and recall has been significantly improved. Therefore，this improved algorithm is more suitable for the semantic retrieval system in the field of endemic genera of seed plants in Yunnan.
Key words：cilin；algorithm for calculating word similarity；Yunnan；seed plants；endemic genera
詞語語義相似度來源于計(jì)算機(jī)語言學(xué)等領(lǐng)域，它可以度量術(shù)語、詞匯、概念之間的相似程度，被看作概念在分類上的相似程度[1]。詞語語義相似度的計(jì)算在語義檢索、自動(dòng)問答、文本聚類等應(yīng)用中起著重要作用[2-4]。傳統(tǒng)的檢索方式仍基于關(guān)鍵字匹配和倒排索引[5]，幾乎沒有任何語義功能。通常，傳統(tǒng)檢索方式不能理解用戶的查詢意圖，一旦用戶輸入不準(zhǔn)確的查詢?cè)~就會(huì)得到許多不相關(guān)的結(jié)果。將詞語語義相似度計(jì)算引入檢索系統(tǒng)后，檢索系統(tǒng)便具備了語義功能，就算用戶輸入模糊的查詢?cè)~，檢索系統(tǒng)也能檢索出用戶所關(guān)心的信息。
目前，對(duì)于詞語語義相似度的計(jì)算方法主要集中在以下幾方面：①基于y計(jì)的方法，假設(shè)語義詞語相似的詞語之間具有相同的上下文關(guān)系，以上下文信息的概率分布作為依據(jù)，利用詞語之間的相關(guān)性來計(jì)算詞語相似度[6]；②基于本體的方法，依據(jù)領(lǐng)域內(nèi)專家建立的領(lǐng)域本體，利用該領(lǐng)域知識(shí)的語義樹來計(jì)算詞語間距離詞語的相似度[7]；③基于語義詞典的方法，利用語言專家編撰好的語義詞典進(jìn)行語義相似度計(jì)算。
由于基于同義詞典的詞語相似度算法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效、直觀、易于理解且不需要訓(xùn)練的特點(diǎn)，因此基于同義詞詞典的詞語相似度算法在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[8]。但是目前還存在以下問題：①詞典的詞條更新不及時(shí)。由于基于同義詞典的詞語相似度的計(jì)算依賴于語義詞典，而編撰詞典通常需要多名頂級(jí)語言專家共同完成，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的知識(shí)爆炸使得詞典滯后于新興詞語的出現(xiàn)。②領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)詞匯收錄不全。每個(gè)領(lǐng)域有不同的專業(yè)知識(shí)和詞語，語言專家作為語言領(lǐng)域的專家，在編撰語義詞典的時(shí)候很難將所有專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的詞語囊括其中。
面向云南種子植物特有屬領(lǐng)域的語義檢索能最大限度地集成和利用各類云南種子植物特有屬相關(guān)信息資源，快速、完整、智能地提供各種信息服務(wù)，這已成為研究和保護(hù)云南特有種子植物的新需求。目前，在這個(gè)領(lǐng)域沒有專業(yè)的語義詞典，并且沒有較好的詞語相似度算法，從而導(dǎo)致了云南種子植物特有屬領(lǐng)域語義檢索精度不高、擴(kuò)展性不強(qiáng)等問題。
針對(duì)上述問題，本研究協(xié)同植物學(xué)領(lǐng)域的研究人員完善了《同義詞詞林》并在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)詞語相似度的算法，并對(duì)該算法進(jìn)行了試驗(yàn)。
1 材料與方法
1.1 同義詞詞林結(jié)構(gòu)
在國(guó)外通常采用WordNet作為語義詞典來計(jì)算詞語相似度，而在國(guó)內(nèi)由于中文本身的特點(diǎn)以及起步相對(duì)較晚，在這方面的研究較少。本研究采用的詞典是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)梅家駒教授等主編的《同義詞詞林》[9]。該詞典參照多部電子詞典資源，并按照人民日?qǐng)?bào)語料庫中詞語的出現(xiàn)頻率在第一版的基礎(chǔ)上剔除了14 706個(gè)罕用詞和非常用詞。為了獲得進(jìn)一步的性能，該詞典結(jié)合多方面相關(guān)資源將詞典詞條擴(kuò)充到了77 343條，基本能滿足本研究的需求?！锻x詞詞林》按照樹狀的層次結(jié)構(gòu)把所有收錄的詞語組織在一起，編碼相同的詞語要么詞義相同，要么具有很強(qiáng)的相關(guān)性[9]。該詞典采用八位五級(jí)編碼，前七位表示該詞條所處的位置而第八位的“=”、“#”、“@”分別表示同義詞、相關(guān)詞以及只有本身一個(gè)詞。具體的編碼規(guī)則如表1所示。
1.2 同義詞典的詞條補(bǔ)充
將同義詞詞林的詞語相似度計(jì)算方法應(yīng)用于云南種子植物特有屬領(lǐng)域語義檢索，由于這部通用的語義詞典在本領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用存在一定的局限，故本研究結(jié)合該領(lǐng)域知識(shí)對(duì)《同義詞詞林》進(jìn)行補(bǔ)充和調(diào)整。該詞典是TXT格式的文本，因此進(jìn)行調(diào)整后并不影響系統(tǒng)的運(yùn)行。如酸竹屬是云南種子植物特有屬的一個(gè)屬，酸竹屬下還有粉酸竹、酸竹、毛花酸竹、福建酸竹、黎竹等品種。由于《同義詞詞林》并沒有收錄這些詞語，因此本研究結(jié)合詞典知識(shí)和云南種子植物特有屬在《同義詞詞林》中補(bǔ)充了125個(gè)同義詞集合，共計(jì)246條詞語。如在詞典增加編號(hào)“Bh08A54=”來表示詞語集合：粉酸竹、酸竹、毛花酸竹、福建酸竹、黎竹。因此當(dāng)用戶想要了解“酸竹屬”的知識(shí)時(shí)，只要輸入編號(hào)“Bh08A54=”中任何一條詞語就能檢索出相應(yīng)的知識(shí)。
1.3 改進(jìn)的詞語相似度算法
《同義詞詞林》詞典不僅詞條豐富而且具有良好的編碼規(guī)則，所以可以根據(jù)詞語編碼計(jì)算出兩個(gè)詞語間的相似度Sim（W1，W2），Sim（W1，W2）取值范圍為[0，1]，1代表同義詞，0代表不相關(guān)，Sim（W1，W2）越靠近1則表示W(wǎng)1，W2相似度越高。本研究在《同義詞詞林》編碼規(guī)則的基礎(chǔ)上結(jié)合特有屬領(lǐng)域知識(shí)的特點(diǎn)提出了如下公式來度量相似度：
Sim（W1，W2）=1-■■×■（1）
式中，i表示第i級(jí)編碼，k表示第i級(jí)編碼之差的絕對(duì)值，n表示第i級(jí)編碼較大值。當(dāng)最后一位編碼為“=”時(shí)，不同編碼的詞語按照公式（1）計(jì)算相似度，相同編碼詞語的相似度為1。由于本領(lǐng)域的知識(shí)在詞林中主要呈現(xiàn)同類的特點(diǎn)，而不等的情況出現(xiàn)相對(duì)較少，如：編號(hào)為“Bh12B03#”，其詞語集合為“稻苗、稻秧、禾苗、種苗等”。很明顯，這些詞語是相關(guān)的。因此當(dāng)最后一位編碼為“#”時(shí)，本研究根據(jù)用戶需求分為以下兩種情況：當(dāng)用戶只關(guān)心查詢?cè)~本身不關(guān)心其同類時(shí)，若詞語的編碼相同，其相似度設(shè)置為0；當(dāng)用戶關(guān)心查詢?cè)~同類事物時(shí)，若詞語的編碼相同，其相似度設(shè)置為1。不同編碼詞語按公式（1）計(jì)算，所得結(jié)果為詞語相似度。當(dāng)最后一位編碼位為“@”時(shí)，表示自我封閉，沒有同義詞，因此設(shè)置相似度為0。如Sim[種子（Bh13B01=），種仁（Bh13B02=）]=1-（1/32）×（sqrt（02-01）/02）=0.977 903。
1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.4.1 試驗(yàn)一 隨機(jī)選取10對(duì)在云南種子植物特有屬領(lǐng)域知識(shí)中常見的詞語進(jìn)行相似度計(jì)算，分別使用本研究提出的方法與目前以文獻(xiàn)[10]為代表的基于同義詞典的詞語相似度通用計(jì)算方法進(jìn)行相似度計(jì)算。
1.4.2 試驗(yàn)二 試驗(yàn)數(shù)據(jù)：110篇關(guān)于福建酸竹的文獻(xiàn)，17篇關(guān)于黎竹的文獻(xiàn)，19篇關(guān)于粉酸竹的文獻(xiàn)，35篇關(guān)于毛花酸竹的文獻(xiàn)，245篇關(guān)于酸竹的文獻(xiàn)以及768篇關(guān)于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的文獻(xiàn)作為噪聲集。
試驗(yàn)步驟：在試驗(yàn)一的基礎(chǔ)上分別使用上述兩種不同的方法獲取查詢?cè)~語的擴(kuò)展詞集合，然后將擴(kuò)展詞集合作為新的查詢?cè)~在lucene全文檢索框架中進(jìn)行檢索，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)流程如圖1所示。
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：精度表示檢出文獻(xiàn)中相關(guān)文獻(xiàn)的比例，計(jì)算公式為P=■。其中P表示精度，R表示相關(guān)文獻(xiàn)，A表示檢出文獻(xiàn)。召回率表示相關(guān)文獻(xiàn)被檢出的比例。計(jì)算公式為r=■。其中r表示召回率[11]。F值綜合考量了精度和召回率[10]，只有當(dāng)精度和召回率都較高時(shí)才具有較高的值，計(jì)算公式為F=■。
2 結(jié)果與分析
2.1 試驗(yàn)一結(jié)果
由表2可知，使用本研究方法計(jì)算云南種子植物特有屬領(lǐng)域知識(shí)詞語相似度的效果與人工測(cè)試出來的主觀結(jié)果沒有明顯出入，同時(shí)在本領(lǐng)域內(nèi)的詞語相似度更加準(zhǔn)確。可以看出，本研究所提出的詞語相似度計(jì)算方法，相對(duì)于一般的基于同義詞詞林的詞語相似度計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)：①?zèng)]有引入人工參數(shù)，使得結(jié)果更加客觀；②一般的計(jì)算方法把第一級(jí)編碼不同的詞語相似度統(tǒng)一定義為0.1，有些籠統(tǒng)，而本研究的方法則考慮了這個(gè)問題；③本研究考慮了將用戶的查詢需求分成兩個(gè)接口，當(dāng)用戶選擇精確檢索時(shí)，進(jìn)入后將最后一位編碼為“#”，且編碼相同的詞語的相似度定為0的接口；當(dāng)用戶希望再擴(kuò)大其檢索范圍時(shí)，則進(jìn)入后將這對(duì)詞語的相似度定為1的接口。而一般的計(jì)算方法過于籠統(tǒng)，只是將最后一位編碼為“#”，且編碼相同的詞語統(tǒng)一定義為0.5，顯然不能滿足用戶需求。
2.2 驗(yàn)二結(jié)果
由表3可知，使用本研究計(jì)算方法的召回率比使用通用計(jì)算方法的召回率有了明顯的提升，說明使用本研究方法可以提升查詢?cè)~擴(kuò)展的性能。同時(shí)使用本研究計(jì)算方法的F值也得到了明顯提升，說明本研究計(jì)算方法比一般通用計(jì)算方法具有更好的檢索性能。
3 小結(jié)
針對(duì)云南種子植物特有屬領(lǐng)域語義檢索缺乏性能良好的詞語相似度算法的問題，本研究提出的算法在云南種子植物特有屬領(lǐng)域語義檢索中更加接近人類思維，可以很好地解決查詢?cè)~擴(kuò)展不準(zhǔn)確及檢索結(jié)果打分不合理等問題，并且直觀明了、容易實(shí)現(xiàn)。但本研究提出的詞語相似度計(jì)算方法也存在不足，《同義詞詞林》作為一本通用的語義詞典，對(duì)于專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尚存在一定的局限性。在后讀研究中，將補(bǔ)充完善領(lǐng)域內(nèi)的詞條，再提出更加優(yōu)化的且適用面更廣的詞語相似度計(jì)算方法來提高檢索的精度。
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我們都知道興趣是最好的教師，所以在剛開學(xué)的時(shí)候教師就要通過自己的言談舉止讓學(xué)生喜歡上自己，然后通過演示實(shí)驗(yàn)中顏色的改變、沉淀的生成、發(fā)熱發(fā)光等鮮明的現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講解緒言中有關(guān)“了解化學(xué)”這一問題時(shí)，教師要緊密地聯(lián)系日常生活，如霓虹燈為什么能發(fā)出五顏六色的顏色？為什么氫氣球能飛到天上去，而嘴吹的氣球飛不到天上去？這些問題可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在喜歡自己的基礎(chǔ)上逐漸喜歡上化學(xué)這門學(xué)科。一旦學(xué)生有了興趣那就會(huì)為今后的學(xué)習(xí)鋪上了堅(jiān)實(shí)的臺(tái)階。
二、扎扎實(shí)實(shí)打基礎(chǔ)，穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)拿高分
基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握對(duì)學(xué)好化學(xué)是至關(guān)重要的，只有基礎(chǔ)知識(shí)掌握好了，才可能有資本去研究一些能力題，今后才可能走向化學(xué)的研究領(lǐng)域。中考面向全體初三學(xué)生，所以每年的中考卷都以考查基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)為主。而要想在中考中取得優(yōu)異的成績(jī)教師就需給學(xué)生扎扎實(shí)實(shí)打基礎(chǔ)，嚴(yán)把基礎(chǔ)關(guān)。掌握每個(gè)課題的基本概念，如單質(zhì)、化合物、純凈物、混合物、化學(xué)變化、物理變化等。如果基本概念掌握不過關(guān)，在做題時(shí)就會(huì)遇到困難。所以教師在講解完基礎(chǔ)知識(shí)后，應(yīng)相應(yīng)地給學(xué)生多做些本課題的練習(xí)題并做詳細(xì)的講解。在一個(gè)單元結(jié)束后，教師要給學(xué)生安排一些本單元的綜合性習(xí)題，使學(xué)生及時(shí)地消化所學(xué)的新知識(shí)。這種方法雖然有些慢，但在今后的總復(fù)習(xí)中會(huì)很輕松。而在我們的教學(xué)中有些教師為了能在中考前有更多的復(fù)習(xí)時(shí)間，平時(shí)教學(xué)中只是拼命的趕進(jìn)度，不考慮學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和消化程度如何。結(jié)果最后只能造成大多數(shù)學(xué)生消化不良或不消化。一旦造成消化不良，即使有更多的復(fù)習(xí)時(shí)間，效率也是不高，為此在平時(shí)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)要讓學(xué)生搞明白每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的來龍去脈。
三、集中45分鐘精華
在課堂的45分鐘中貫穿了本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的精華，而學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度就取決于這45分鐘內(nèi)的專注程度，想要輕松地學(xué)好化學(xué)，思路就應(yīng)在教師的引導(dǎo)下跟著教師走。大腦在教師的引導(dǎo)下不斷地去思考，雙手在教師的指點(diǎn)下融入實(shí)驗(yàn)的操作中。尤其在新課的講解中要讓學(xué)生從一開始就養(yǎng)成邊聽課邊動(dòng)手的好習(xí)慣。只有認(rèn)真地聽課，才能將本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)做為解題的基礎(chǔ)臺(tái)階，課后才能及時(shí)地消化和吸收。
四、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)
化學(xué)是一門貫穿實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)是今后實(shí)驗(yàn)發(fā)展方向的基礎(chǔ)。通過初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以通過不斷變化的顏色，奇特的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生研究化學(xué)物質(zhì)的動(dòng)力，從而帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。為此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們不僅要讓學(xué)生記住一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理或一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要注重學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)的能力和解決實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力和動(dòng)腦思考能力。在遇到實(shí)際問題時(shí)學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的實(shí)驗(yàn)問題分析和解決問題。
五、從生活入手
生活中處處有化學(xué)，我們的衣食住行沒有一樣能離開化學(xué)，我們完全生活在一個(gè)由化學(xué)物質(zhì)包圍的大氣層中，所以在教學(xué)中為幫助學(xué)生更好更形象地理解化學(xué)，我們可以從我們生活的具體物質(zhì)入手，讓學(xué)生感受到化學(xué)和我們的密切性。如在講解“水的凈化”時(shí)，可以以自來水的凈化為例；在講解“分子的運(yùn)動(dòng)”時(shí)可以以臭豆腐的十里飄臭來形象地說明分子的運(yùn)動(dòng)和分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；在講解“小蘇打”時(shí)，可以解釋“為什么生活中經(jīng)常用發(fā)酵粉蒸饅頭而很少用堿面蒸饅頭”。通過這種方式學(xué)生不僅覺得學(xué)習(xí)化學(xué)很輕松，而且對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握得也很牢固。學(xué)生親身感受到生活中的化學(xué)，從化學(xué)中懂得了怎樣健康地生活，怎樣更好地運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。
六、學(xué)會(huì)計(jì)算方法
對(duì)計(jì)算知識(shí)點(diǎn)的考查，中考中占到了10%，而這10%也是學(xué)生最容易失分之處，多數(shù)學(xué)生一見到計(jì)算題就被它過長(zhǎng)的文字給弄暈了，感覺一時(shí)間無從下手。其實(shí)只要教師給予學(xué)生正確的解題方法，學(xué)生就會(huì)走出這種誤區(qū)。這就要求教師在講完課本上的計(jì)算題后將中考中所用的計(jì)算題型匯總在一起作為一個(gè)計(jì)算專題，針對(duì)每一個(gè)計(jì)算題型教師要讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)該題型的計(jì)算方法，不能只是單一地記住這道題怎么做。隨后要不定期地對(duì)這些不同類型的計(jì)算題進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)生在這種模式中學(xué)會(huì)一題多解，舉一反三。真正學(xué)會(huì)計(jì)算方法，對(duì)于做錯(cuò)的計(jì)算題不能輕易放過，要讓學(xué)生找到做錯(cuò)的原因，尋求正確解題的思路。
隨著我國(guó)的教育事業(yè)不斷的發(fā)展壯大，至今已經(jīng)取得了較為優(yōu)異的巨大成績(jī)，尤其是在初中物理教育領(lǐng)域上。物理問題導(dǎo)學(xué)教育模式已經(jīng)成為初中物理教育中的一種重要教育方法，對(duì)強(qiáng)化學(xué)生邏輯思維以及增加學(xué)生自主研究，激發(fā)學(xué)生物理知識(shí)的興趣產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。本文通過闡述初中物理課堂中一些常見的基本問題來加強(qiáng)物理問題導(dǎo)學(xué)模式對(duì)于初中物理教育的重要應(yīng)用效果。
一、物理問題導(dǎo)學(xué)模式的課前設(shè)置
課前預(yù)習(xí)作為物理教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán)，能夠有效的避免學(xué)生對(duì)于課堂上即將接觸認(rèn)知新知識(shí)時(shí)的茫然困惑，通過初步的概念性預(yù)習(xí)，使得學(xué)生可以有一個(gè)針對(duì)性的對(duì)于新知識(shí)的有效準(zhǔn)備。
例如，在即將學(xué)習(xí)物理知識(shí)：“浮力及產(chǎn)生原因及浮力的計(jì)算方法”這堂課前，讓學(xué)生提前自主預(yù)習(xí)了幾個(gè)主要的知識(shí)點(diǎn)。
（1）什么是浮力？
（2）浮力的產(chǎn)生原因是什么？
（3）浮力的計(jì)算方法是什么？
在上課的時(shí)候，首先通過課前提問及學(xué)生的自由回答，加深了學(xué)生對(duì)于這堂課上即將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)印象，學(xué)生課堂上的反應(yīng)不再面面相覷。由以往的老師單方面講解變成老師與學(xué)生之間的雙方互動(dòng)，學(xué)生與老師之間溝通強(qiáng)烈，促進(jìn)學(xué)生共同進(jìn)步發(fā)展，讓學(xué)生課前根據(jù)問題來充分預(yù)習(xí)，找出問題的答案，學(xué)生等到課堂講解時(shí)就可以和自己已經(jīng)掌握的知識(shí)進(jìn)行對(duì)照比較。對(duì)于學(xué)生記憶課堂知識(shí)的效率，明確本節(jié)課程主要的知識(shí)點(diǎn)起到了明顯的效果。
二、問題導(dǎo)學(xué)模式貫穿課堂
學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，一些重要的知識(shí)點(diǎn)都是在課堂上進(jìn)行講解學(xué)習(xí)的，教學(xué)質(zhì)量的高低也可以說是由課堂上的教學(xué)效率而決定的。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是由較為死板的“學(xué)生聽老師講”，這種單方面的講解不僅效果不顯，而且學(xué)生和老師雙方都會(huì)覺得枯燥乏味。
而物理問題導(dǎo)學(xué)模式則很大程度上避免了這一難題。先由老師課前備課時(shí)準(zhǔn)備一系列能夠?qū)⑦@節(jié)課知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來的物理問題，一邊講解一邊提問，兩相交替，逐漸深入淺出，與學(xué)生共同探討提問，在提問探討中，觀察學(xué)生不能理解的地方，慢慢誘導(dǎo)學(xué)生自主思考解決問題，這樣則可以有效地提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)與解析能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理興趣。
也可以在課堂上創(chuàng)建一個(gè)物理問題討論小組，圍繞老師提出的本節(jié)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分組辯論，雙方學(xué)生圍繞本節(jié)學(xué)到的物理知識(shí)問題展開辯討，通過學(xué)生間的相互交流以及老師的講解，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到自己的不足，雙方共同發(fā)展學(xué)習(xí)交流進(jìn)步。
還是以“浮力的產(chǎn)生原因及浮力的計(jì)算方法”這節(jié)課為例，開始正式講解浮力的產(chǎn)生原因之前，可以先行列舉現(xiàn)實(shí)生活里的一些應(yīng)用實(shí)例，來拉近學(xué)生學(xué)到的物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活之間的關(guān)系和用途。
例如：（1）用手將一個(gè)木球放入水中某一深度后，松開手，木球上浮，在木球未露出水面時(shí)，木球所受的重力和浮力怎么變化？（2）玩具青蛙放入水中，能漂浮于水面，放入另外一種液體中，卻沉入底部，在這兩種情況下青蛙所受浮力大小的比較？（3）物體在液體中受到的浮力大小和什么有關(guān)？
通過這些問題，學(xué)生聯(lián)想起之前預(yù)習(xí)教材時(shí)看到的知識(shí)點(diǎn)，頻頻舉手回答，還以各自預(yù)習(xí)時(shí)看到的知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)，和觀點(diǎn)不一的同學(xué)展開激烈辯論，成功加深了學(xué)生對(duì)于這些知識(shí)的記憶。
最后再由老師作出最后總結(jié)，講解課堂知識(shí)，對(duì)于觀點(diǎn)錯(cuò)誤的同學(xué)針對(duì)性的進(jìn)行指導(dǎo)糾正，促進(jìn)全體學(xué)生的共同發(fā)展。
三、問題導(dǎo)學(xué)模式與學(xué)生課后學(xué)習(xí)間的效果
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）07-0209-02
一、前言
碳正離子是一種帶一個(gè)單位正電荷的不穩(wěn)定粒子，最外層有6個(gè)電子。經(jīng)典碳正離子是平面結(jié)構(gòu)，碳為sp2雜化。大學(xué)有機(jī)化學(xué)中，親電加成、鹵代烷SN1取代、苯環(huán)親電取代、頻哪醇重排等反應(yīng)中皆涉及碳正離子。所以重點(diǎn)把握碳正離子知識(shí)，對(duì)深入理解相關(guān)反應(yīng)機(jī)理至關(guān)重要。
當(dāng)前通用的大學(xué)有機(jī)化學(xué)相關(guān)教科書、參考書中，關(guān)于碳正離子內(nèi)容存在不足之處，主要有以下兩點(diǎn)：
書中僅討論甲基、1°、2°、3°碳正離子及烯丙基、芐基碳正離子的穩(wěn)定性順序。如《有機(jī)化學(xué)（邢其毅）》[1]關(guān)于碳正離子的內(nèi)容中，只簡(jiǎn)要解釋了超共軛影響：因σ-p超共軛作用，碳正離子穩(wěn)定性為3°>2°> 1°>CH3+。雖單獨(dú)提到烯丙基和芐基碳正離子穩(wěn)定性，卻未提到烴基、雜原子等對(duì)碳正離子穩(wěn)定性的影響。
此外，大部分書僅從定性分析角度討論碳正離子穩(wěn)定性，如《有機(jī)化學(xué)（賀敏強(qiáng)）》[2]中只用p-π共軛效應(yīng)理論解釋芐基、烯丙基這兩個(gè)1°碳正離子比普通的1°碳正離子穩(wěn)定原因，未作定量解釋；書中提到芐基、叔丁基碳正離子比異丙基碳正離子穩(wěn)定，卻未比較這兩者的穩(wěn)定性；又如《有機(jī)化學(xué)（徐建明）》中只提到烯丙基碳正離子因p-π共軛效應(yīng)穩(wěn)定，炔丙基碳正離子也有這種作用，而書中沒有兩者比較。
本研究從定量分析角度出發(fā)，準(zhǔn)確運(yùn)用數(shù)據(jù)探究碳正離子穩(wěn)定性。從烴基、雜原子、環(huán)狀結(jié)構(gòu)對(duì)碳正離子的影響三方面對(duì)碳正離子穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，并結(jié)合教科書相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。
二、計(jì)算方法
所有的計(jì)算都在量子化學(xué)計(jì)算Gaussion09軟件包中完成，所有分子、離子的幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化使用B3LYP/6-31+G*方法，對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行頻率計(jì)算確定為能量極小點(diǎn)（反應(yīng)物、中間體或者產(chǎn)物）。優(yōu)化均在溶液中進(jìn)行，采用SMD溶劑化的模型，使用的溶劑是DMF（N，N-二甲基甲酰胺）。進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行單點(diǎn)能計(jì)算，使用M062X/6-311++G（2df，2p）方法，同樣是在溶液中進(jìn)行，溶劑化模型及溶劑與優(yōu)化保持一致。本文中所描述的能量均指的298.15K和1mol/L時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)的液相ΔGr，即為單點(diǎn)能計(jì)算獲得的能量和頻率計(jì)算得到的ΔGr校正項(xiàng)之和。對(duì)碳正離子穩(wěn)定性的評(píng)估，通過下式（式1）進(jìn)行，計(jì)算得到的ΔGr越小，表明碳正離子越穩(wěn)定；反之則碳正離子越不穩(wěn)定。
三、正文
1.烴基。
表1數(shù)據(jù)顯示，碳正離子穩(wěn)定性：3°>2°>1°>CH3+，ΔGr逐漸減小，計(jì)算結(jié)果與課本相符。
烯丙基碳正離子、芐基碳正離子比一般1°碳正離子ΔGr小，所以碳正離子也比較穩(wěn)定。這證實(shí)：由于碳正離子的p軌道與雙鍵發(fā)生p-π共軛效應(yīng)，碳正離子穩(wěn)定。
表1所示，烯丙基碳正離子的ΔGr小于炔丙基碳正離子（512.4 v.s. 597.1kJ/mol），前者更加穩(wěn)定。兩者都是p-π共軛，但sp雜化軌道的吸電子能力比sp2雜化軌道強(qiáng)，不利于碳正離子的穩(wěn)定。另外也可以看出由于這種強(qiáng)吸電子能力，使炔丙基碳正離子比普通碳正離子更不穩(wěn)定。
有趣的是，一般認(rèn)為共軛效應(yīng)強(qiáng)于超共軛效應(yīng)，本次研究發(fā)現(xiàn)：芐基碳正離子要比叔丁基碳正離子的ΔGr大（431.3 v.s. 316.9kJ/mol），后者穩(wěn)定性好。所以課本中對(duì)于這兩個(gè)效應(yīng)比較不夠嚴(yán)謹(jǐn)，如果參于超共軛效應(yīng)的C-H σ鍵數(shù)目足夠多，超共軛效應(yīng)會(huì)強(qiáng)于共軛效應(yīng)。
2.雜原子。
表2中：7、8號(hào)碳正離子的ΔGr小于2號(hào)，說明羥基、氨基使得碳正離子穩(wěn)定。羥基、氨基對(duì)碳正離子的誘導(dǎo)吸電子作用，使其穩(wěn)定性降低；O、N的p軌道與碳正離子的p軌道共軛，使其穩(wěn)定性升高。從結(jié)果來看，p-p共軛效應(yīng)更強(qiáng)，羥基、氨基使碳正離子穩(wěn)定性增強(qiáng)。
3、4、5號(hào)碳正離子ΔGr大于2號(hào)，從結(jié)果來看，誘導(dǎo)吸電子效應(yīng)比p-p共軛效應(yīng)更強(qiáng)，從而使碳正離子不穩(wěn)定；3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)碳正離子的ΔGr小于1號(hào)，所以鹵素穩(wěn)定碳正離子的能力比氫強(qiáng)。
3、4、5號(hào)碳正離子，F(xiàn)、Cl、Br電負(fù)性依次減小，誘導(dǎo)吸電子能力依次減小，理論上是3號(hào)最不穩(wěn)定。但從微觀結(jié)構(gòu)來看，C、F、Cl、Br共價(jià)半徑分別是77、71、99、114 pm。C、F共價(jià)半徑較接近，兩者p軌易交疊，p-p共軛效果好。Cl、Br共價(jià)半徑與C相差大，p軌重疊度降低，共軛效果不明顯，使5號(hào)最不穩(wěn)定，證實(shí)共軛效應(yīng)起主導(dǎo)作用。綜上，穩(wěn)定碳正離子能力：甲基>F>Cl>Br>H。
《有機(jī)化學(xué)（胡宏紋）》涉及頻哪醇重排提到：“一開始生成的是比較穩(wěn)定的叔碳正離子，為什么會(huì)引發(fā)重排？可能是重拍后生成的新碳正離子上有給電子的羥基，穩(wěn)定性更高?！北敬窝芯靠隙薂個(gè)假設(shè)。圖1：
表2中，同為2°碳正離子，氧原子直接相連的碳正離子（表2，7號(hào)）比與烷基相連的碳正離子（表2，2號(hào)）ΔGr小（378.6 v.s. 441.7 kJ/mol），證實(shí)頻哪醇重排反應(yīng)動(dòng)力是生成更穩(wěn)定碳正離子。
3.環(huán)狀結(jié)構(gòu)。三元環(huán)較特殊，形成碳正離子時(shí)開環(huán)為較穩(wěn)定的烯丙基碳正離子。因?yàn)槿h(huán)對(duì)應(yīng)的碳正離子ΔGr與烯丙基碳正離子的ΔGr較接近（500.6 v.s. 512.4 kJ/mol），證實(shí)上面的結(jié)論。從理論上來看：三元環(huán)碳正離子是2°碳正離子，而開環(huán)后形成的烯丙基碳正離子是1°碳正離子，前者比后者更穩(wěn)定，但由于三環(huán)環(huán)張力太大而導(dǎo)致了開環(huán)，即環(huán)張力對(duì)三元環(huán)碳正離子的影響較大。而對(duì)于四環(huán)、五環(huán)和六環(huán)碳正離子ΔGr的值相近（分別為：432.2、467.6、478.8 kJ/mol），環(huán)內(nèi)張力對(duì)碳正離子的穩(wěn)定性影響小，不開環(huán)，只形變。
四、總結(jié)
本研究通過理論計(jì)算方法定量分析各種碳正離子穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)：
1.常見碳正離子穩(wěn)定性順序：3°>芐基碳正離子>2°>烯丙基碳正離子>1°>炔丙基碳正離子>CH3+。
2.穩(wěn)定碳正離子能力：甲基>F>Cl>Br>H。
3.三元環(huán)在形成碳正離子時(shí)會(huì)開環(huán)生比較穩(wěn)定的烯丙基碳正離子，而四、五、六元環(huán)碳正離子的環(huán)內(nèi)張力對(duì)碳正離子的穩(wěn)定性影響小，只發(fā)生形變。
本文從縱向定性角度比較，橫向定量角度分析不同類型碳正離子穩(wěn)定性，進(jìn)一步完善其相關(guān)知識(shí)，相信會(huì)對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)課本中碳正離子相關(guān)知識(shí)有所幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]伍越寰.有機(jī)化學(xué)[E].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.
一、問題的提出
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出：要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和經(jīng)驗(yàn)，精選終身學(xué)習(xí)必備的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。小學(xué)數(shù)學(xué)中計(jì)算具有基礎(chǔ)性和工具性。對(duì)于每個(gè)人來說，僅在小學(xué)階段學(xué)習(xí)整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)四則計(jì)算及其混合運(yùn)算。任何學(xué)科的規(guī)律歸結(jié)為公式后基本上都要運(yùn)用四則混合運(yùn)算來計(jì)算。因此，在小學(xué)階段學(xué)好計(jì)算，并形成一定的計(jì)算能力，是終身有益的。
但是，我們發(fā)現(xiàn)了計(jì)算教學(xué)值得深思的現(xiàn)象，學(xué)生的計(jì)算能力比以前下降了，主要表現(xiàn)在計(jì)算正確率下降，口算速度減慢等等。而學(xué)生對(duì)計(jì)算的興趣并沒有因此而提高，學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力也沒有得到應(yīng)有的培養(yǎng)。到底是什么原因?qū)е铝诉@樣的結(jié)果？我們經(jīng)過深入的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)了計(jì)算教學(xué)的幾個(gè)誤區(qū)，并研究了相關(guān)的對(duì)策。
二、計(jì)算教學(xué)的誤區(qū)
1.計(jì)算教學(xué)依賴于情境
有的教師片面認(rèn)為，計(jì)算教學(xué)離不開情境，缺少了情境，似乎激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，有的課堂上情境設(shè)置是牽強(qiáng)附會(huì)的，有的純粹是為了引出算式，經(jīng)過一番不著邊際的“看圖說話”，等到從情境引出算式，已經(jīng)花去很多時(shí)間，影響了教學(xué)進(jìn)程。
2.算法多樣化變成形式化
對(duì)算法只求量多，學(xué)生展示同一思維層面的算法，教師一概叫好，而不管思維層面即質(zhì)上的提升。一旦少了某種方法，教師就要千方百計(jì)牽引。有的學(xué)生為了迎合教師的意圖，想一些低價(jià)值、原始的方法來充數(shù)。這樣一來，往往討論一道題目就要花費(fèi)蠻長(zhǎng)時(shí)間，而且算法多了以后，也不及時(shí)優(yōu)化。在計(jì)算時(shí)，有的學(xué)生甚至不掌握基本的計(jì)算方法，教師只要求學(xué)生用自己喜歡的方法計(jì)算。
3.課堂練習(xí)時(shí)間無保證
有的教師很少安排學(xué)生的課堂練習(xí)，片面認(rèn)為現(xiàn)在計(jì)算教學(xué)的要求降低了，學(xué)生做習(xí)題有機(jī)械、重復(fù)訓(xùn)練之嫌，翻來覆去說算理，擠占了練習(xí)時(shí)間，影響學(xué)生基本計(jì)算技能的形成。
4.忽視口算練習(xí)
有些教師和學(xué)生口算意識(shí)淡薄，忽視口算的正確率以及口算的速度，課堂上很少安排時(shí)間進(jìn)行口算訓(xùn)練。
5.教材的編排
計(jì)算內(nèi)容基本都是獨(dú)立成章，先學(xué)加法、減法，再學(xué)習(xí)乘、除法，都是比較單純的學(xué)習(xí)和練習(xí)。只要是一進(jìn)入這一部分的教學(xué)，師生之間就只有練，很少有關(guān)于算理的探討、交流，只有學(xué)生練習(xí)熟練與否的情感體驗(yàn)，最終導(dǎo)致兩種情況：一種是優(yōu)生練習(xí)熟練后心浮氣傲，一種是學(xué)困生動(dòng)筆就出錯(cuò)心驚膽戰(zhàn)。
三、計(jì)算教學(xué)的對(duì)策
鑒于上述分析，筆者認(rèn)為，必須重新審視小學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算教學(xué)，糾正一些矯枉過正的想法和做法，繼承我國(guó)傳統(tǒng)計(jì)算教學(xué)的精髓，在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算興趣的同時(shí)，提高計(jì)算技能，數(shù)學(xué)思維能力的培養(yǎng)。具體有以下五個(gè)方面的對(duì)策：
1.加強(qiáng)學(xué)生口算訓(xùn)練，打牢計(jì)算基礎(chǔ)
口算是小學(xué)生應(yīng)該具備的最起碼的基本技能。在計(jì)算中，最常用的是口算和筆算，口算是筆算的基礎(chǔ)，筆算技能的形成直接受到口算準(zhǔn)確與熟練程度的制約。因此，必須加強(qiáng)口算的教學(xué)和訓(xùn)練，切實(shí)打牢計(jì)算基礎(chǔ)。
2.重視學(xué)生思維能力訓(xùn)練，促進(jìn)思維發(fā)展
計(jì)算要經(jīng)過觀察、比較、想象等一系列思維活動(dòng)，因此計(jì)算教學(xué)的過程是培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)展的過程。其過程體現(xiàn)了思維過程的順與逆，思維水平的高與低。在計(jì)算教學(xué)中必須重視學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，因?yàn)閷W(xué)生思維的發(fā)展，能提高計(jì)算能力，而計(jì)算能力的提高，又能促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。
3.保證適量練習(xí)，利用游戲活動(dòng)“剌激”學(xué)習(xí)
新課程提倡個(gè)性化學(xué)習(xí)，張揚(yáng)學(xué)生的個(gè)性，但是計(jì)算教學(xué)的目標(biāo)是多元的，其中重要的是，通過一定量的練習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握一定的高效、統(tǒng)一的運(yùn)算方法和熟練的技能，要求學(xué)生算得正確、迅速，同時(shí)還應(yīng)注意計(jì)算方法合理、靈活并在練習(xí)過程中發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)興趣。首先要重視練習(xí)內(nèi)容的選擇。以封閉性問題為主，開放性問題為輔。其次，練習(xí)形式多樣。計(jì)算教學(xué)不要單純?yōu)榱擞?jì)算而計(jì)算，避免計(jì)算的單一、枯燥。從基本練習(xí)、針對(duì)練習(xí)、變式練習(xí)到拓展練習(xí)等層次要分明，難易適中?？梢圆扇《鄻拥男问饺缬螒騺怼柏菁ぁ睂W(xué)生，促進(jìn)練習(xí)的高效率。
4.建立個(gè)人題庫，提高學(xué)生的計(jì)算能力
在進(jìn)行計(jì)算教學(xué)時(shí)，我建議學(xué)生建立個(gè)人題庫一一收集整理自己或他人計(jì)算中常見錯(cuò)題錯(cuò)例，并定期進(jìn)行“會(huì)診”對(duì)典型計(jì)算方法和題目進(jìn)行積累，幫助自己對(duì)有些方法或典型計(jì)算題建立定性的條件反射，從而提高學(xué)生的計(jì)算能力。
文章編號(hào)：1005–6629（2013）8–0062–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
方程的個(gè)數(shù)少于其中所含未知數(shù)的個(gè)數(shù)，通常稱之為“不定方程”。如不限定條件，這類方程的解一般是不確定的。進(jìn)行化學(xué)計(jì)算時(shí)，如活用不定方程計(jì)算方法卻常常使一些化學(xué)計(jì)算問題得到簡(jiǎn)化。已有文獻(xiàn)[1～4]中以不定方程應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)計(jì)算的討論居多，而具體解法以討論法為主。筆者以更開放的視角，根據(jù)求解策略的不同，將中學(xué)化學(xué)不定方程應(yīng)用中常見的有關(guān)問題大致分為四種類型，分述如下。
1 代入型
這種類型多見于選擇題，一般可根據(jù)相關(guān)化學(xué)規(guī)律建立一個(gè)二元一次方程，再將選項(xiàng)提供的可能結(jié)果逐一代入該方程進(jìn)行驗(yàn)證，如果能使方程成立，則問題得解。
例1 高嶺土的組成可表示為Al2Si2Ox（OH）y，其中x、y的數(shù)值分別是（ ）。
A. 7、2 B. 6、3 C. 5、4 D. 3、6
解析：高嶺土中Al、Si、H、O等元素的化合價(jià)分別為：+3、+4、+1、-2，由化合價(jià)規(guī)則，即化合物中所有元素化合價(jià)代數(shù)和等于0，也即正化合價(jià)之和等于負(fù)化合價(jià)絕對(duì)值之和，可得
3×2+4×2+1×y=2×（x+y）
即2x+y=14
將各選項(xiàng)提供的可能結(jié)果分別代入上式進(jìn)行驗(yàn)證，顯然當(dāng)x=5，y=4時(shí)方程成立，故選C。
本例若不建立不定方程，直接代入驗(yàn)證，也會(huì)得解，但遠(yuǎn)不如將選項(xiàng)中的數(shù)值代入以上不定方程更為方便、高效。
2 比值型
這種類型由題意建立的方程一般含兩個(gè)未知數(shù)，且其常數(shù)項(xiàng)一般為0，有一定的特殊性。因此，運(yùn)算時(shí)并不奢求其中所有未知數(shù)的具體值，而僅需確定其比值關(guān)系。
例2 在FeCl3 和CuCl2 的混合液中加入過量鐵粉，充分反應(yīng)后，溶液中溶質(zhì)的總質(zhì)量不變，則原溶液中FeCl3 和CuCl2 的物質(zhì)的量之比為多少？
解析：設(shè)原溶液中FeCl3和CuCl2的物質(zhì)的量分別為2x和y，由于鐵粉過量，因此原溶液中FeCl3和CuCl2均全部參與反應(yīng)，即
Fe + 2Fe3+=3Fe2+ Fe + Cu2+=Fe2+ + Cu
1mol 2mol 1mol 1mol 1mol
x 2x y y y
再依據(jù)溶液中溶質(zhì)的總質(zhì)量不變，建立不定方程，此條件可顯化為反應(yīng)中溶解的鐵的質(zhì)量和析出的銅的質(zhì)量相等，即
56 g·mol-1×（x+y） = 64 g·mol-1×y
也即56x=8y
因此 = =
故原溶液中FeCl3 和CuCl2 的物質(zhì)的量之比為
= =
本例解析中把兩個(gè)未知數(shù)看成一個(gè)整體（即 ），十分巧妙地將不定方程轉(zhuǎn)化為一元一次方程，從而輕松得解。另外，把FeCl3 的物質(zhì)的量設(shè)為2x，使得建立的方程更為簡(jiǎn)潔和方便運(yùn)算，也是一個(gè)需要注意的亮點(diǎn)。相反，如果不能充分認(rèn)識(shí)以上不定方程的特殊性，非要拘泥于一般的窮舉討論法分別求得x、y，幾乎是不可能的。
3 消元型
消元型所建立的方程也有其特殊性，比較常見的是其中多個(gè)未知數(shù)之間存在確定的比例（或倍數(shù)）關(guān)系，因此，方程加減運(yùn)算的結(jié)果可同時(shí)消去多個(gè)未知數(shù)，從而確定剩余唯一未知數(shù)的具體值。
本例解析中充分利用兩個(gè)方程整體上的倍數(shù)關(guān)系，通過加減消元法將三元一次方程直接轉(zhuǎn)化為一元一次方程而得解。當(dāng)然，兩個(gè)方程整體上的倍數(shù)關(guān)系直接依賴于把H2的體積設(shè)為2x，如果按照一般的處理將其設(shè)為x，所建立的兩個(gè)方程整體上的倍數(shù)關(guān)系不復(fù)存在。盡管方程可解，具體運(yùn)算卻要麻煩些了。
4 討論型
此類型比較普遍，多見于有機(jī)化合物分子式的確定。隱含條件通常為未知數(shù)取值范圍為正整數(shù)。當(dāng)然對(duì)具體問題，還可結(jié)合有關(guān)化學(xué)規(guī)律，將取值范圍進(jìn)一步縮小，從而討論求解。
例4 現(xiàn)有一種有機(jī)物，它完全燃燒時(shí)消耗氧氣與生成的二氧化碳的體積比為3：4，它具有兩個(gè)羧基，其余的碳原子結(jié)合的原子或原子團(tuán)都相同。取0.2625 g該化合物恰好能與25.00 mL 0.1000 mol·L-1的NaOH溶液完全中和。試確定該化合物的分子式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
解析：由于n（NaOH）=0.1000 mol·L-1×25.00 mL×10-3 L·mL-1= 2.500×10-3 mol
根據(jù)酸堿中和反應(yīng)規(guī)律得
（教育部考試中心2002年高考化學(xué)試測(cè)題4）
解析：
B10C2H12的電子總數(shù)N（e-）=5×10+6×2+1×12=74，
由題意，得5x+y+z=74，
觀察各選項(xiàng)易知，z=2，于是上式可化為5x+y=72。
采用代入驗(yàn)證法，當(dāng)x=12，y=12時(shí)，方程成立，故選D。
例6 合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3。
（1）某FeO、Fe2O3混合物中，鐵、氧的物質(zhì)的量之比為4：5，其中Fe2+與Fe3+物質(zhì)的量之比為 。（其余小題略，2006年高考上海卷第30題）
解析：
由上述討論，我們?nèi)菀赘惺艿皆诨瘜W(xué)計(jì)算中靈活運(yùn)用不定方程思想的獨(dú)特魅力！教學(xué)是充滿思想的活動(dòng)，讓最基本的化學(xué)觀念和解決相關(guān)問題的思想植根于學(xué)生心中，是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的中心任務(wù)和永恒課題。
當(dāng)下教學(xué)，教師尤其需要堅(jiān)守，不能因?yàn)樽非笫侄桃暤哪繕?biāo)，將本該精彩紛呈的化學(xué)課堂異化為嚴(yán)重挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的“堂堂練”和“題海戰(zhàn)”。為此，教師需要不斷學(xué)習(xí)，讓研究成為工作常態(tài)和習(xí)慣，只有豐富自己的真切體驗(yàn)和感悟，教學(xué)中才可能避免“就題論題”，也才有機(jī)會(huì)點(diǎn)燃學(xué)生思想的火花。讓學(xué)生樹立不定方程思想，不可能一蹴而就，需要給學(xué)生提供特定的化學(xué)情境和較為充分的時(shí)間體會(huì)、領(lǐng)悟；而精妙靈活的設(shè)未知數(shù)技巧，更需要在解決具體問題的過程中通過比較分優(yōu)劣，在后續(xù)的應(yīng)用中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而升華成規(guī)律。
參考文獻(xiàn)：
[1]梁陸元.運(yùn)用不定方程討論法解化學(xué)計(jì)算題[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（7）：68～69.
[2]張克棟，張力文.用不定方程解中學(xué)化學(xué)習(xí)題的方法與技巧[J].化學(xué)教學(xué)，2010，（5）：70～71.
中圖分類號(hào)：TH3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16721683（2013）03017304
泵站工程中，供給生產(chǎn)的用水稱為技術(shù)供水，包括冷卻水和水，其中冷卻水主要供應(yīng)電機(jī)或齒輪箱的油（空氣）冷卻器，供應(yīng)量約占全部供水量的85%左右[13]。冷卻水供應(yīng)既要保證持續(xù)供給，又需滿足設(shè)備冷卻要求，是泵站技術(shù)供水系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性與經(jīng)濟(jì)性，直接影響機(jī)組運(yùn)行可靠性及日常運(yùn)行成本。
傳統(tǒng)的泵站技術(shù)供水系統(tǒng)一般采用河水直供方式，近年來出現(xiàn)了一些新型技術(shù)供水方式，如利用板式換熱器[4]或冷水機(jī)組[56]形成循環(huán)供水方式。另外，利用置于水中的盤管冷卻器，通過熱交換實(shí)現(xiàn)管內(nèi)水體冷卻的循環(huán)供水方式在部分泵站技術(shù)供水系統(tǒng)中得到應(yīng)用，這種冷卻器隨主體工程一次設(shè)計(jì)建成后，可長(zhǎng)期運(yùn)行。從熱量傳遞方式看，盤管冷卻器屬于間壁式熱交換器[7]的一種，但與化工、暖通等行業(yè)使用的定型產(chǎn)品不同，冷卻盤管置于開放式水池中，無需提供冷流體，而是依靠天然水體冷卻，因此節(jié)能、環(huán)保。常見換熱器盤管換熱面積計(jì)算在各種技術(shù)手冊(cè)中均有說明，同時(shí)毛培元[8]采用列圖法提出了化工生產(chǎn)中盤管熱交換器最佳尺寸確定方法，沙站等[9]認(rèn)為閉式冷卻塔中管壁熱阻對(duì)泠卻盤管傳熱影響較小，可忽略不計(jì)，而泵站技術(shù)供水系統(tǒng)中盤管冷卻器換熱面積計(jì)算尚未見相關(guān)文獻(xiàn)說明。
1技術(shù)供水系統(tǒng)組成與布置
盤管冷卻器是指由金屬管道彎曲形成盤狀、置與自然水體中的熱交換系統(tǒng)。根據(jù)管外水體流動(dòng)與否，可分為靜水冷卻器和動(dòng)水冷卻器兩類。靜水冷卻器一般安裝于泵站排水廊道或空箱岸墻內(nèi)，要求有較大的水體容量，多做成具有較多彎頭的蛇狀盤管，見圖1（a）。由于周邊水體處于靜止?fàn)顟B(tài)，靜水冷卻器對(duì)管道的安裝固定要求較低。動(dòng)水冷卻器可安裝于出水流道中或進(jìn)出水池內(nèi)，由于周邊水體處于流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)安裝固定要求較高，通常做成較長(zhǎng)的通道形式，利用站墩等大體積混凝土進(jìn)行固定，見圖1（b）。
包括盤管冷卻器在內(nèi)的循環(huán)供水系統(tǒng)主要由油（空氣）冷卻器、供水泵、盤管冷卻器、管道、閘閥等組成。根據(jù)機(jī)組是否共用冷卻器，又可分為單臺(tái)機(jī)組獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)和多臺(tái)機(jī)組共用循環(huán)系統(tǒng)兩種形式，見圖2。運(yùn)行初期利用補(bǔ)水裝置、供水母管向系統(tǒng)充水，充水完成后關(guān)閉系統(tǒng)與供水母管連接閘閥，開啟供水泵，實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)行。
常見冷卻器由冷水系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)組成。由圖2可知，本文所述的盤管冷卻器僅包括熱水系統(tǒng)。相對(duì)于利用板式換熱器或冷水機(jī)組組成的循環(huán)供水系統(tǒng)，冷水系統(tǒng)根據(jù)泵站站身特點(diǎn)，直接利用天然水體，工程直接投資可減少一半，同時(shí)也提高了運(yùn)行可靠性。
2盤管冷卻器的傳熱計(jì)算方法
傳熱計(jì)算的主要目的是根據(jù)設(shè)備冷卻負(fù)荷要求，確定換熱面積，優(yōu)選布置方案。
2.1熱負(fù)荷計(jì)算方法
泵站工程中，需用冷卻水的設(shè)備主要有電機(jī)、齒輪箱、推力軸承等，油（空氣）冷卻器中的熱流體（主要為水）在盤管中流動(dòng)，通過管外冷流體（水）的流動(dòng)，利用管壁的熱交換帶走熱量，達(dá)到冷卻目的。
假設(shè)盤管中水體傳熱為恒壓過程，不計(jì)盤管以外段管道熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)定律，熱負(fù)荷計(jì)算公式為：
Q=qmCp（T1-T2）=ρqCp（T1-T2）（1）
式中：Q為盤管冷卻裝置需冷卻的熱負(fù)荷（W）；qm、q為管內(nèi)熱水的質(zhì)量流量（kg/s）、體積流量（m3/s），一般由設(shè)備廠家確定；Cp為管內(nèi)熱水的平均恒壓比熱（J/kg·℃）；ρ為管內(nèi)熱水的平均密度（kg/m3）；T1、T2為冷卻盤管內(nèi)熱水進(jìn)、出口溫度（℃），一般可采用設(shè)備油（空氣）冷卻器的出口與進(jìn)口溫度。
2.2換熱面積計(jì)算方法
盤管冷卻裝置的理論換熱面積可由傳熱基本方程計(jì)算確定，即：
St=Q1KΔtm（2）
式中：St為盤管理論換熱面積（m2）；K為管道傳熱系數(shù)（W/m2·℃）；Δtm為傳熱平均溫度差（℃）。
考慮管壁污垢等不確定因素影響，設(shè)計(jì)換熱面積S=Kα·St，Kα為安全系數(shù)，可取1.5～2.0。
2.2.1傳熱平均溫度差Δtm計(jì)算方法
通常管外冷卻水體容量較大，可將盤管傳熱簡(jiǎn)化為管內(nèi)水體變溫，管外為恒溫狀態(tài)的錯(cuò)流傳熱模式，則有：
Δtm=T1-T21ln（T1-t1T2-t）（3）
式中：t為管外流體溫度（℃）。
2.2.2管道傳熱系數(shù)K計(jì)算方法
盤管可采用不銹鋼或碳鋼等材質(zhì)制成的彎曲管道，根據(jù)對(duì)流傳熱基本方程，熱、冷流體通過間壁的傳熱是一個(gè)“對(duì)流傳熱-熱傳導(dǎo)-對(duì)流傳熱”的串聯(lián)過程，盤管傳熱系數(shù)可用下式計(jì)算：
K=11d01αidi+Rsi+δd01λdm+Rso+11αo（4）
式中：αi、αo為管壁內(nèi)外側(cè)水體的傳熱膜系數(shù)（W/m2·℃）；Rsi、Rso為管壁內(nèi)外側(cè)污垢熱阻（m2·℃/W）；δ、λ為管壁厚度（m）及導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·℃）；di、do、dm分別為管道內(nèi)徑、外徑、平均直徑（m）。
對(duì)于管壁內(nèi)外側(cè)水體的傳熱膜系數(shù)，根據(jù)水體流動(dòng)方式及速度不同，分別采用相應(yīng)計(jì)算方法[1011]。
（1）管壁內(nèi)側(cè)水體傳熱膜系數(shù)αi。
通常冷卻盤管內(nèi)水體雷諾數(shù)Re在10 000以上，水體流動(dòng)方式為湍（紊）流，有：
αi=0.023λw1diRe0.8Pr0.3=0.023λw1di（diuρ1μ）0.8Pr0.3
式中：Pr、u、ρ、μ和λw分別為管內(nèi)水體普蘭特準(zhǔn)數(shù)、流速（m/s），密度（kg/m3）、水體動(dòng)力黏滯系數(shù)（Pa·s）和對(duì)流換熱系數(shù)（W/（m2·℃））。定性溫度采用管道進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用時(shí)，要求0.7
（2）管壁外側(cè)水體傳熱膜系數(shù)αo。
a.盤管外為流動(dòng)水體。當(dāng)盤管位于流動(dòng)水體中時(shí)，參照間壁式換熱器中直列管的計(jì)算方法，即：
αo=0.26φλw1doRe0.6Pr0.33=0.26φλw1do（douρ1μ）0.6Pr0.33
式中：Pr、u、ρ、μ和λw為管外水體物理參數(shù)，意義同前，定性溫度直接取水體溫度；φ為管道排數(shù)修正系數(shù)，由于間距較大，參照間壁式換熱器取0.64。
b.管道外為靜止水體。盤管位于靜止水體中時(shí)，此時(shí)傳熱以自然對(duì)流為主，則：
αo=cλw1do（Gr·Pr）n=cλw1do（ρ2gβΔtd3o1μ2·Cpμ1λw）n
式中：Gr為管外流體格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)；Δt=tw-t，tw為壁溫，t為流體溫度；定性溫度tm=（tw+t）/2；β=1/（273+tm）；c、n為系數(shù)，當(dāng)104
3計(jì)算案例與討論
現(xiàn)以某軸流泵站為例，分析盤管冷卻器管道內(nèi)、外水體流速及管壁材質(zhì)對(duì)換熱面積的影響。該站共安裝2 800 kW同步電機(jī)3臺(tái)套，設(shè)計(jì)要求電機(jī)油冷卻器進(jìn)水溫度不高于33 ℃[12]，經(jīng)過電機(jī)后溫升4 ℃，每臺(tái)電機(jī)冷卻水量為8.0 m3/h，共用一套冷卻裝置。盤管冷卻裝置進(jìn)口溫度T1取37 ℃，出口溫度T2取33 ℃，管外水體溫度取25 ℃。分別計(jì)算不同管內(nèi)、管外水體流速、管壁材料與盤管換熱面積St關(guān)系曲線，見圖3。
由圖3可得以下結(jié)論。
（1）盤管處于靜止水體中的情況下，管外流速為0 m/s，以自然對(duì)流傳熱為主，利用水體容量帶走熱量，此時(shí)所需盤管換熱面積最大。如管外水體容量較小，機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行易導(dǎo)致其溫度升高，傳熱平均溫差減小，所需換熱面積將進(jìn)一步增加。
（2）盤管處于流動(dòng)水體中的情況下，以強(qiáng)制對(duì)流傳熱為主，利用水體流動(dòng)帶走熱量， 此時(shí)隨著管外水流流速加大，換熱面積逐漸減小，但管外流速增加到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)在管壁產(chǎn)生脫流，換熱面積不再下降且基本保持不變。管外流速增加，對(duì)管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及安裝要求隨之提高。從本例看，管外流速不宜大于3 m/s。
（3）隨著管內(nèi)流速的增加，所需換熱面積隨之減小，但管內(nèi)流速增加至某一值時(shí)，換熱面積基本保持不變；同時(shí)管內(nèi)流速加大，相應(yīng)管道水力損失增加，運(yùn)行成本亦將增加。從本例看，管內(nèi)流速不宜大于2～2.5 m/s。
（4）對(duì)于不銹鋼管、無縫鋼管、銅管制成的盤管，30 ℃時(shí)，不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)約為17 W/（m2·℃），無縫鋼管為52 W/（m2·℃），銅管為382 W/（m2·℃），盡管三者導(dǎo)熱系數(shù)相差較大，但換熱面積相差不到20%，說明管壁材質(zhì)對(duì)換熱面積的影響與導(dǎo)熱系數(shù)不成比例，材料選用時(shí)主要考慮造價(jià)、防腐及導(dǎo)熱等因素。
4成果應(yīng)用
目前江蘇省江水北調(diào)的淮陰二站、常州市城市防洪工程南運(yùn)河樞泵站、通榆河北道送水工程大套三站、走馬塘張家港樞泵站等工程采用了盤管冷卻器，換熱面積采用前述公式計(jì)算，經(jīng)多次運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。各站盤管冷卻器設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
5結(jié)語
（1）結(jié)合泵站工程特點(diǎn)，利用置于天然水體中并進(jìn)行冷卻的盤管冷卻器組成密閉循環(huán)供水系統(tǒng)，是一種節(jié)能、可靠的技術(shù)供水方式。
（2）位于流動(dòng)水體中的動(dòng)水冷卻器所需換熱面積少于靜水冷卻器；加大管道內(nèi)、外水體流速，對(duì)減少換熱面積是有利的，但隨著流速加大，管道安裝要求及運(yùn)行成本相應(yīng)提高，因此管內(nèi)、外水體流速的選擇應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)合理性；管壁材料表1部分泵站盤管冷卻裝置設(shè)計(jì)參數(shù)
（3）利用文中提出的換熱面積計(jì)算公式求得的盤管面積，經(jīng)實(shí)際工程運(yùn)行檢驗(yàn)，立式機(jī)組電機(jī)上下導(dǎo)軸承油溫均未超標(biāo)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，工程運(yùn)行良好，該計(jì)算方法可供其他工程設(shè)計(jì)參考。
參考文獻(xiàn)（References）：
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