基于热化学轴对称烧蚀的仿真

2024-05-24

基于热化学轴对称烧蚀的仿真（通用3篇）

篇1：基于热化学轴对称烧蚀的仿真

基于热化学轴对称烧蚀的仿真

基于烧蚀理论与计算机语言设计了固体火箭喷管烧蚀软件的主程序及系统框架.火箭喷管烧蚀是在高温高压冲刷氧化气流作用下发生的,利用极端环境下的.热化学烧蚀模型,通过Fortran编程对喷管内热流场及烧蚀进行数值计算,并结合Matlab与VC+ +自身的特点,采用混合编程技术实现火箭烧蚀软件的前后处理.由算例可知,该软件能够对喷管烧蚀进行仿真,并能够脱离编译环境在Windows平台上使用,使初始参数输入界面化,数值解图形化.

作者：黄海明端木正范振波徐晓亮作者单位：黄海明,端木正,徐晓亮(北京交通大学,土木建筑工程学院,北京,100044)

范振波(金华工字牌车辆制造有限公司,浙江,金华,321000)

刊名：北京交通大学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)：34(4)分类号：V435.14关键词：烧蚀 Matlab VC++ Fortran 混合编程

篇2：基于热化学轴对称烧蚀的仿真

【关键词】教学实践;滴定操作;仿真实验

一、教材分析

在工农业生产及生活中，对溶液酸碱度控制十分重要。因此，有必要使学生掌握测定酸碱度的技术，而酸碱中和滴定恰好是最基本的测定方法。

在教材中，重点讨论了酸碱中和滴定原理中的三个内容：（1）滴定实质（2）滴定计算依据及方法（3）滴定终点判断方法。接着教材以HCl标准液滴定NaOH未知液为例，详细介绍了滴定过程所用仪器、操作步骤、注意点。根据滴定中PH值、HCl溶液体积记录画出“PH值—V（酸）”的曲线图，进而详细讨论曲线变化规律，突变范围出现原因。教材结束虽然没有提出误差分析，但该知识点在高考中有一定参考价值，故老师加入该部分教学内容。

本节课就是利用仿真实验室让学生模拟滴定过程，数据记录、统计、处理、绘制曲线并误差分析。不仅提高学生学习兴趣，而且增强了学生统计分析能力和自主获取知识能力，培养了学生严肃认真的实验态度和科学素养。

二、教学目标

1.知识与技能：（1）掌握酸碱中和滴定的原理及操作步骤，学习各种仪器的使用方法。

（2）理解滴定过程中PH值随标准液加入变化的曲线关系，会初步选用合适的指示剂。

2.过程与方法：用仿真实验法、网络搜索法来培养同学们用“用已知测未知”的实验思想。

3.情感态度与价值观：运用网络、多媒体情景调动学习情绪和激发学习兴趣，培养同学们环保意识和自主获取知识的能力。

三、教学重点与难点

1.滴定操作中原理、操作步骤及各仪器的使用方法。

2.滴定过程中PH值随标准液加入变化的曲线关系。

四、教学过程

环节一：【幻灯】引起水质污染的四张图片（工业、农业、生活、酸雨）

【师】有这样一句顺口溜反映了近几十年来我国河流的水污染日趋严重。“七十年代，淘米洗菜;八十年代，浇花灌溉;九十年代，鱼虾绝代。”提高环保意识，防止环境污染是每一个公民的责任。

【过渡】当然，随着生活水平提高，人类越来越认识到水质对人类生存的重要性，国家也出台了水质检查常见项目的标准。

【幻灯】科学全面地评价水质的优劣需要检测许多项目：水温、酸碱度（PH值）、固体悬浮物等。

【师】水温很容易检测，那溶液的酸碱浓度如何检测呢？这节课我们就来解决这方面的问题。

设计意图：“让学生在生动具体的情景中学习”是化学新课程倡导的理念之一。本环节正是从现实环境中的水质污染来源与国家水质检测标准出发创造有效的学习情景，不仅使枯燥无味的滴定实验变的生动具体、饶有兴趣，而且使学生主动学习课堂知识，掌握课堂技能。不仅使教学内容充满丰富的情感，而且增强了学生的环保意识。

环节二：【师】问题1：中和反应的实质是什么？当酸碱刚好完全反应时，H+与OH-物质的量的关系是什么？

问题2：有C1mol/L的NaOH溶液V1L，需加入C2mol/L的HCl溶液V2L才能完全中和，则有：C1= C2=

【生】回答问题，得出酸碱中和滴定启示。

【过渡】我这有一瓶未知浓度的NaOH溶液，我们就来滴定它浓度是多少？

【幻灯】实验目的、实验方法、实验方案、实验仪器、信息提示（指示剂变色范围）

【师】介绍酸碱滴定管

【生】网络搜索酸碱中和滴定视频观看。

设计意图：本环节以网络资源为平台进行教学。鉴于仿真实验平台有一定的局限性（见下文教学反思），故让学生利用网络搜索滴定视频，学习滴定操作过程，以完善课堂教学内容。当然这一过程不仅培养了学生勇于探索，积极进取的精神，而且使学生的学习从课堂内延伸到课堂外，也为学生的终生学习打下坚实的基础。

环节三：【师】开启酸碱中和滴定仿真实验界面，讲解相应仪器属性内容。

【生】进行滴定操作过程及数据处理过程。

[注：v（加HCl酸）、v（加NaOH碱）、v（溶液）、PH值都为可变数据]

【师】PH值—加HCl酸体积的曲线变化规律是什么？

【生】画出PH值—加HCl酸体积的曲线变化。

【师】改用甲基橙作为指示剂，其变化曲线与C（NaOH）又是怎样的？

【生】锥形瓶属性中改用甲基橙指示剂进行仿真实验操作。

【幻灯】问题4：酸碱中和滴定PH值变化曲线规律是什么？

问题5：已知未知液C（NaOH）为0.008mol/L，酸碱中和滴定选用甲基橙或酚酞作指示剂，但它们在滴定终点的变色点并不是PH=7，这样对中和滴定终点的判断有没有影响？如何选用合适的指示剂？（用数据说明）

【生】回答，老师点评总结

设计意图：学生利用仿真实验平台虚拟学习滴定过程，直观显示V（酸）、V（碱）、PH值的变化，绘制并分析了PH—V（酸）的曲线变化过程，学会选用合适的指示剂。此环节不但显示仿真实验室的优越性，而且充分激发学生学习主动性，培养学生学习化学的兴趣。

环节四【生】反思总结操作过程、计算过程中疑惑点，网络搜索质疑点。

【幻灯】提供搜索参考内容。

搜索：关键词 [酸碱中和滴定错误操作酸碱浓度测定办法]

设计意图：利用网络知识完善滴定操作知识，如误差分析，酸碱测定其它办法等等。整个过程不仅激发学生独立思考的积极性，而且培养了学生发现问题，解决问题的能力，更让学生保持独立的探索精神，使整个课堂显的有血有肉，充满丰富的情感。

五、教学反思

1.化学仿真实验平台的优点

（1）贯彻了绿色化学实验思想

绿色化学实验思想指在化学实验设计与操作过程中应尽可能符合“绿色化学”的思想。它要求在设计上优化实验方案，操作上严格控制药品用量，循环使用实验试剂与产物，从根本上消除污染，防止污染对环境的破环。

仿真实验室正是绿色化学理念在化学教学中的具体体现。例如酚酞指示剂用量严格控制到0.001mol，尽可能减少试剂用量，节约实验药品，达到试剂微量化要求。未知液、标准液能精确控制在25ml以下，既节约了试剂，又达到了实验目的，净化了实验环境，达到了试剂定量化要求。在真实实验过程中，往往因为操作错误，导致实验完全失败，结果需要重新配置标准液，重新滴定，而在仿真实验中只要点击重新开始键，这就是对试剂产物的循环利用，实现了绿色化学思想中的3R原则（减量化、再利用、再循环）。

（2）缩短实验时间，增加实验成功率。

仿真实验室能省去真实实验环境中许多简单的劳动。例如：溶液的配置，实验仪器的准备，实验装置的搭建。如果对实验内容设计为教学软件，可以在不同时间、不同场合中对实验进行多次模拟训练。

对于那些课堂上无法演示的实验，同样可以借助于仿真实验室达到良好的教学效果。例如：次氯酸见光分解实验，在真实环境中分解速度慢，很难观察到气泡产生和氯水颜色变化，而在虚拟环境中可以调节分解速度，颜色变化，这样既可以让学生节省实验时间，集中精力研究实验现象本身的特性与规律，又可提高学生学习兴趣和课堂的教学效果。

（3）有利于避免真实操作过程中带来各种危险

化学实验是学生学习化学的重要手段，化学实验室更是师生学习化学的重要场所。故师生在研究学习化学过程中不可避免地接触一些有毒的化学药品，有危险的实验操作。例如：氯气的制取，浓硫酸的稀释。这些实验对师生身体健康的影响不可忽视。研究调查表明：大多数老师不愿做化学实验的原因也在于此。而仿真实验室可以为学生提供虚拟的实验环境，让学生感到错误操作带来的危害性，这样也能给学生留下深刻的印象，引起对安全规范操作的重视，减少有毒药品的泄漏，降低化学事故的发生概率。

（4）数据统计更简单、直接，更具说服力

化学仿真实验室能够用相应的编程软件来代替人眼读取数据，手工记录数据，人脑统计、分析、处理数据，更使学生摆脱了繁琐的计算过程。例如：在CEM文件中编辑了PH=-log10（1000*n1/v3），结果在实验平台中直接显示了PH值变化，也直接显示了“PH值—V（酸）”的数据变化。让学生在每一时刻的瞬间都能看到实验变化情况，而后利用所学知识系统全面分析实验结果，更好地理解概念，掌握规律。

实践也证明：大部分学生能够充分相信，完全接受实验中数据统计的结果。例如：滴定过程中突变范围的出现。使用仿真实验平台不仅开阔了学生眼界，改变实验结果处理方案、手段，而且简化了数据处理过程，使实验结果更具说服了，教学效果更显著。

2.在操作设计与应用中几个需要探讨改进的地方

在操作设计与应用中，可能是自己的制作技术不到位，也有可能是仿真实验室自身有一定缺陷，感觉有几个地方不够完善，显的尤为遗憾。

（1）在中和滴定操作过程中，要求眼睛注视锥形瓶，右手滴加标准液左手旋摇锥形瓶，但实验平台中没有手摇动作设置。

（2）以盐酸滴定氢氧化钠，酚酞作指示剂为例，滴定到终点时，实验现象为恰好出现无色且半分钟内不恢复到粉红色。实验操作平台这一过程与现实滴定相互比较略有欠缺，平台中不能显示终点前滴加一滴标准液时，由粉红色变为无色，震荡又变为粉红色，再滴加一滴，溶液再由粉红色变为无色，半分钟后不再恢复为粉红色这一关键现象变化。

（3）酸碱滴定管本身就是精确的溶液量取仪器，在数据处理过程中，滴定管要求精确读数到0.01ml，可在确定读数时只能到小数点后一位。例如：滴加标准液18.25ml，但读数只能显示18.3ml，显然会增大最终误差，这是任何一位化学工作者所不愿发生的。虽然误差不可避免，但应当要求在可能的情况下把误差减为最小。

（4）学生在仿真实验平台操作过程中，难免会心浮气躁，在标准液滴加到终点时一下子滴加过量，没有观察到颜色与PH值的变化过程，如果在平台中有“退一步”操作键，那必将成为实验一大亮点，使教学更完美，效果更显著！

化学仿真实验室作为一种新的教学工具，具有再现功能和模拟真实情景功能。正是由于其虚拟性，才使其具备了真实实验中所没有的特殊优势。它可以把因仪器短缺，药品有毒，操作危险等因素而受限制的实验进行模拟再现，也可以节约时间、空间、资金，改善实验条件，改进教学方法，培养学生思想，开阔学生眼界，提高学生学习兴趣。虽然仿真实验室还不能完全取代实验教学，但事实证明：只要运用恰当方法将虚拟实验与真实实验有机结合起来，必定成为提高化学教学质量的新方案。

课题论文：2014年4月江苏省实验教学研究第二期课题

课题名称《虚拟仿真实验与真实实验互补整合的策略研究》

篇3：现代汉语反义词冷与热对称性研究

关键词：冷热反义词对称性

对称性现象普遍存在于语言系统中的各个层面，在词汇层面反义词的对称性现象具有一定的代表性。沈家煊（2005）将反义词区分为“相反词”和“相对词”，其中又将“相对词”区分为三小类，即“大小类”、“好坏类”、“冷热类”。已有研究着重关注了表度量的“大小类”和表评价的“好坏类”反义词对称性现象，对表感觉的“冷热类”反义词对称性研究还有待深入。“冷热类”词语以“冷—热”为代表，表示的是人切身的生理感受，主观性较强。本文重点探讨反义词“冷”、“热”在词汇层面上的对称性，将“冷”、“热”构成的词语进行分类考察，分析其形式与意义的纠结现象，并对其对称性分布给予理论阐释。

一、“冷”、“热”的义项对比

反义词“冷”、“热”的义项较为丰富，多个相关的意义构成了各自的语义网络，二者在义项上体现出一定的不对称。“冷”、“热”除了基本的形容词词性外，还有名词、动词的意义和用法，形容词“冷”和“热”的对称性情况最为典型。《现代汉语词典》中“冷”的主要义项有：（1）温度低;感觉温度低;（2）使冷（多指食物）;（3）不热情;不温和;（4）寂静;不热闹;（5）生僻;少见的;（6）不受欢迎的;没人过问的;（7）乘人不备的;暗中的;突然的;（8）形容灰心或失望。“热”的主要义项有：（1）温度高;感觉温度高;（2）使热;加热（多指食物）;（3）情意深厚;（4）形容非常羡慕或急切想得到;（5）吸引很多人的;（6）气氛浓烈;（7）放射性强。根据词典的解释，“冷”的中心意义为“温度低;感觉温度低”，“热”的中心意义为“温度高;感觉温度高”，“冷”和“热”的核心意义相对称，而其他的引申义则体现出了明显的不对称，“冷”和“热”在基本义项上的不对称也使得二者在构词上出现了不对称情形。

二、“冷”、“热”使用频率差异

表温度的反义词“冷”和“热”之间没有积极和消极之分，二者的语义色彩与说话人主观感受密切相关，在使用中不能互相包括对方的语义范围，因此不同于“大—小”、“好—坏”，“冷—热”不存在无标记和有标记的对立，二者都是有标记的。根据《现代汉语频率词典》的统计结果，“冷”的词次为296，频率为0.02252，“热”的词次为339，频率为0.2579。通过对国家语委现代汉语语料库的检索，“冷”的出现次数为872，频率为0.0912，“热”的出现次数为1754，频率为0.1835。由此可以看出，“冷”、“热”在使用频率上存在着一定的差异，总体而言，“热”的使用频率要高于“冷”，二者在实际运用中呈现出明显的不平衡状态。

三、“冷”、“热”构词的对称性

在构词上，“冷”、“热”能基本反映出彼此的对称性情形，具有一定的代表性。本文主要选取《现代汉语词典》（第6版）收录的由“冷”、“热”构成的词语为主要研究对象，将其分为定中式、状中式、并列式、重叠式等结构类型进行讨论，例句语料来源为CCL现代汉语语料库。

（一）定中式

定中式为“冷”、“热”构成词语的主要结构形式，在这类词语中，“冷”、“热”分别充当定语修饰名词性成分，词语内部呈现出多样的对称性情况：

1.形式和语义基本对称

由“冷”和“热”加相同中心语构成的词语均被词典收录，形式上完全对称，语义上也是完全相对的，这类词语组有“冷点—热点”、“冷风—热风”、“冷货—热货”、“冷门—热门”、“冷天—热天”、“冷饮—热饮”、“冷战—热战”，二者常对举出现。例如：

（1）他说，这种波动非常微弱，天文学家只能做到的就是准确指出热点和冷点。

（2）建省6年来，海南由全国的航空“冷点”迅速变为“热点”。

上述例子中的“冷点”是指“某一时期不受人注意的地方或问题”，“热点”指“一个时期内引人注目的地方或问题”，二者的形式和语义是对称的，“冷”、“热”使用的均是引申意义，关注点在于是否有人過问。又如：

（3）不论真转销、假转销，凡滞销品，帖上一个“Made in China”的牌牌，挂出“外贸出口转内销”的广告，顿使劣货受宠，冷货走俏，死货变活，出奇制胜，立见神功。

（4）由于同时采用超重低音技术和多梦音响技术以及先进的环绕声处理器，使音质不亚于一部高级音响，故该产品一经问世，即成为市场抢手热货。

上例中的“冷货”指“不容易卖出去的货物”，也说“冷门货”，“热货”指“热门货”，二者的形式和意义也是对称的，对立点在于对象是否受人欢迎。

由“冷”或“热”构成的词语有一方被词典收录，对应的反义词语未被词典收录，但在具体语料中可见对称的形式和用法，这样的词语有“冷荤、冷食、冷泉、冷水、冷兵器、冷汗”和“热肠、热狗、热泪、热水瓶、热土、热心、热心肠、热源”，例如：

（5）好在中国酒席总先上几个冷荤，而且它们总守着阵脚，一般不撤。

（6）热荤冷盘，甜点奶酪，饮料水果，应有尽有，任人挑选。

例（5）中的“冷荤”指“荤的凉菜”，例（6）中的“热荤”的形式和意义均与“冷荤”相对称，“冷荤”已被词典收录，“热荤”的使用频率较低，还未被收入词典。

2.形式对称，语义部分对称

这一类由“冷”、“热”构成的词语在形式上是对称的，而在意义上呈现出部分对称的情形，均被词典收录的词语组有“冷气—热气”、“冷血—热血”、“冷线—热线”。“冷气”有两个义项：“利用空调制冷等方式产生的低温空气”和“指能产生冷气的机器设备”;“热气”除了指“热的空气”外，还可“借指热烈的情绪或气氛”，两个词语的第一个义项相对称，第二个义项不对称，例如：

（7）今年又是改革关键的一年，中央推出了一系列改革措施，全国上下热气腾腾。

上例中的“热气”属于引申用法，不再指具体可感的对象，而是指称抽象的氛围，形式上与其对称的“冷气”并无相对应的用法，因此出现了不对称现象。

又如：

（8）既然大家争着跑热线，冷线没人跑，那么热线的经营权应该是有偿的。

（9）为数众多的批评，使可口可乐迫于压力不得不开通83部热线电话，雇请大批公关人员来温言安抚愤怒的顾客。

例（8）中的“冷线”和“热线”意义是相对的，“冷线”指“比较清闲的交通路线”，“热线”指“运送旅客、货物繁忙的交通路线”。例（9）中“热线”的意思是“为了便于马上联系而经常准备着的直接连通的电话或电报线路”，而“冷线”并无对应的用法，因此二者也是形式对称，意义不完全对称。

还有“冷面、冷光、冷库、冷眼、热度、热火”这类被词典收录的词语，相对称的词语形式存在，但未被词典收录，且意义上也是部分对称。“冷面”除了指“凉面”外，还可“形容不讲私情或神情冷傲”，这是由于后位成分“面”的多义性造成的，而“热面”没有相对称的第二种用法。“热度”可以指“冷热的程度”，这一用法与“冷度”相同，“热度”还可以指“热情”，“冷度”没有对称的用法，因此二者也是形式对称，意义上呈部分对称。

3.形式和语义不对称

这类由“冷”、“热”构成的词语“冷盘、冷板凳、冷暴力、冷布、冷碟、冷锋、冷宫、冷柜、冷箭、冷噤、冷脸子、冷枪、冷色、冷幽默、冷遇、冷字”，“热带、热辐射、热键、热浪、热力、热能、热钱、热潮、热情、热容量、热水袋、热舞、热孝、热效率、热效应、热词”均不存在相对称的形式，都属于特定的用法。

其中有的词语已经发生了转喻的现象，意义趋于专门化，如“冷板凳”常与动词“坐”组配使用，用来比喻“长期受冷遇或因不受重视而担任清闲的职务”和“长期做寂寞清苦的工作”。“冷箭”指“乘人不备暗中射出的箭”，也用来“比喻暗地里害人的手段”。还有的词语属于特定领域的专业用语，如“冷锋”（冷、暖气团接触的地带）、“热带”（赤道两侧南北回归线之间的地带）是地理术语，“热键”（快捷键）是计算机术语，“热力”（由热能产生的做功的力）、“热能”（物质燃烧或物体内部分子不规则地运动时放出的能量）、“热效率”、“热效应”、“热学”（物理学的一个分支）、“热障”是物理或化学领域的名词术语，这些词语有特定的指称范围，不存在对称的用法。有的是由其他词语来充当对称角色，如“冷色”指“给人以凉爽的感觉的颜色”，与“暖色”相对。有的是方言中的用法，如“冷脸子”指“冷淡的脸色，不温和的脸色”，也不存在对称的“热”类词。还有的词语是因为对象的特殊性而出现特指的用法，“冷布”指“防蚊蝇、糊窗户等用的很稀疏的布”，其中“冷”的基本意义已不太明显。“冷噤”指“冷战、寒噤”，因为人在感觉很冷才会发出此种动作，所以也不存在对称的“热”类词语。

还有少数词语是存在相对称的形式，但语义上完全不对称，如“冷招、热流”。“冷招”指“不常使用的、出其不意的招数”，语料中可见“热招”的用法，但该词属于状中结构词语，意义不对称。“热流”指“激动振奋的感受”或“热潮”，对应的形式“冷流”与其意义不对称。

（二）状中式

状中式“冷”、“热”类词语主要指“冷”、“热”充当状语后接谓词性成分构成的词语，词典收录的有“热望、热吻、热销、热议、热映、热恋、热买、热卖、热拍、热膨胀、热平衡、热处理”和“冷处理、冷加工、冷烫”，其中“热处理”、“冷处理”形式对称，意义部分对称，除了指材料加工的工艺外，“冷处理”的意义有一定的引申，还可以“比喻事情发生后暂时搁置起来，等适当机会再做处理”，与“热处理”意义不完全对称。“冷加工、冷烫”的对称形式“热加工、热烫”虽未被词典收录，但在具体语料中可见，且意义也是与“冷”构成的词语相反的。除此之外，其他的状中式由“热”构成的词语基本没有相对称的用法，语料中存在少数可以对举使用的情况。

（三）并列式

并列式“冷”、“热”类词语是指“冷”或“热”与相近或相同意义的其他成分共同组成的词语，由“冷”构成的词语较多，有“冷傲、冷淡、冷寂、冷静、冷峻、冷酷、冷厉、冷漠、冷凝、冷僻、冷峭、冷清”，词语的感情色彩均偏向消极，由“热”构成的词语有“热辣、热闹、热切”，感情色彩为积极正面的。这些词语并无完全对称的反义形式。

（四）重叠式

重叠式“冷”、“热”类词语如“冷冰冰、冷清清、冷森森、冷丝丝、冷飕飕、冷言冷语”和“热烘烘、热乎乎、热辣辣、热腾腾”，主要为ABB和ABAB重叠格式，与“冷”、“热”组配的成分具有各自的独特性，不能类推，这类词语也均没有完全对称的反义格式。

除了上面几种类型之外，还有少数动宾式词语，如“热身”、“冷场”，这类词语也并无完全对称的反义词语。

四、小结

“冷”和“热”构成的词语主要有定中、状中、动宾、并列、重叠等形式，被词典收录的这些词语都已完成词汇化的过程，其中定中式词语最为丰富，情况最为复杂，主要有“形式和语义对称”、“形式对称，语义部分对称”、“形式和语义不对称”三种对称性情形，其他类型的词语大多处于形式和语义不完全对称的状态。“冷”、“热”构成词语的形式和意义之间存在着一定的纠结。这种不对称情况的出现有多方面的动因，一方面“冷”、“热”自身的意义引申存在不平衡的现象，“冷”、“热”除了基本的义项相反外，其他义项都并不完全对应，因此造成二者构成的词语不对称，而且有些词语自身发生了隐喻或转喻，有些词语还停留在字面基本意思，进一步促使不对称现象的产生;另一方面在某些使用范围，“冷”、“热”受说话人主观性和修饰对象的特质影响会带上一定的感情色彩和语义倾向，这也会使得与其组配的成分受限。分析“冷”、“热”在构词上的对称性可以反映出“冷”、“热”基本的对称面貌，其他层级如短语和句子层面的“冷”、“热”的对称性情况还有待进一步考察。

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