地下水科学与工程专业理论课程教学大纲汇编Word格式.docx
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学时学分：
64学时/4学分
适用专业：
地下水科学与工程
开课部门：
基础课教学部
一、课程的地位、目的和任务
物理化学是高等院校地下水科学与工程专业一门必修的基础理论课，本课程的目的是在大学化学、基础化学实验、高等数学和大学物理等先行课程的基础上，运用物理学和化学的有关理论和方法，进一步定量地研究物质的化学变化和物理变化的普遍规律。
本教学大纲力求贯彻理论联系实际与少而精的原则。
通过物理化学的学习，使学生了解、熟悉并掌握物理化学的基本概念、基础知识、基本理论和基本方法，培养学生今后在教学、生产和科学研究中综合运用所学知识，观察问题、分析问题和解决实际问题的能力。
二、课程与相关课程的联系与分工
本课程的先修课程有大学化学、高等数学、大学物理等基础课，以上基础课为本课程打下了数学、物理、化学的基础，使学生能够更有效的学习本课程。
本课程也将为后续专业课水文地球化学、地下水动力学的学习打下基础。
三、教学内容与基本要求
第一章热力学第一定律
1.教学内容
第一节热力学第一定律
第二节恒容热、恒压热与焓
第三节热容
第四节相变焓
第五节标准摩尔反应焓
第六节化学反应标准摩尔反应焓的计算
第七节化学反应怛压热与怛容热的计算
第八节可逆过程与可逆体积功的计算
第九节真实气体的节流膨胀
2.重点难点
重点：
热力学第一定律文字表述和数学表达式；
热力学第一定律在纯PVT变化、在相变化及化学变化中的应用；
计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。
难点：
3.基本要求
理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。
掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。
理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念；
热力学第一定律在纯PVT变化、在相变化及化学变化中的应用；
第二章热力学第二定律
第一节热力学第二定律
第二节熵变计算
第三节热力学第三定律
第四节亥姆霍兹函数与吉布斯函数
第五节热力学基本方程和麦克斯韦关系式
物质纯PVT变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用；
主要热力学公式的推导和适用条件；
热力学基本方程和麦克斯韦关系式。
相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用；
理解自发过程、卡诺循环、卡诺定理。
掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。
理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；
掌握熵增原理、熵判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据。
掌握物质纯PVT变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。
掌握主要热力学公式的推导和适用条件。
掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式；
理解推导热力学公式的演绎方法。
理解克拉佩龙方程、克劳修斯――克拉佩龙方程，掌握其计算。
第三章化学平衡
第一节化学反应的方向和限度
第二节理想气体反应的平衡常数
第三节有纯态凝聚相参加的理想气体反应
第四节标准摩尔反应吉布斯函数
第五节化学平衡的移动
第六节真实气体的化学平衡
摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔生成吉布斯函数定义及应用；
等温方程和范特霍夫方程的推导及应用；
热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法判断在一定条件下化学反应可能进行的方向；
真实气体化学平衡及溶液中的化学平衡。
了解热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义及计算；
等温方程和范特霍夫方程的推导及应用。
掌握标准平衡常数的定义。
掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法判断在一定条件下化学反应可能进行的方向,会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。
了解化学反应过程的推动力；
第四章多组分系统热力学
第一节拉乌尔定律与享利定律
第二节偏摩尔量与化学势
第三节理想液态混合物
第四节理想稀溶液
第五节逸度与逸度系数
第六节活度及活度系数
拉乌尔定律、享利定律，及有关计算；
稀溶液的依数性；
理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液中各组分化学势的表达式；
活度及活度系数的概念；
真实理想液态混合物、真实溶液中各组分化学势的表达式。
拉乌尔定律、享利定律，及有关计算；
了解混合物与溶液的区别，会各种组成表示之间的换算；
理想气体、真实气体、理想液态混合物的概念；
真实理想液态混合物、真实溶液中各组分化学势的表达式；
理想液态混合物的定义；
化学势判别式的使用；
逸度的定义。
理解拉乌尔定律、享利定律；
偏摩尔量及化学势的概念掌握其有关计算及其应用；
混合性质；
稀溶液中各组分化学势的表达式。
第五章相平衡
第一节相律
第二节单组分系统相平衡
第三节两组分液态完全互溶系统的气-液平衡
第四节两组分液态部分互溶系统气-液平衡
第五节两组分液态完全不互溶系统的气-液平衡T-X图，p-T图，水蒸汽蒸馏
第六节两组分系统的液一固平衡
相律的意义、推导、应用；
单组分系统、二组分气——液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用；
杠杆规则进行分析与计算；
由实验数据绘制简单相图的方法。
单组分系统、二组分气――液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用；
杠杆规则进行分析与计算。
理解相律的意义、推导，掌握其应用。
掌握单组分系统、二组分气――液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用。
掌握用杠杆规则进行分析与计算。
了解由实验数据绘制简单相图的方法。
第六章电化学
第一节电解质溶液导电机理及导电能力
第二节电解质的平均活度和平均活度系数
第三节德拜-休格尔极限公式
第四节原电池的电动势
第五节可逆电极与可逆电池
第六节原电池热力学
第七节电极电势
第八节浓差电池
第九节电池设计
第十节极化作用
表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数）；
离子平均活度及平均活度系数定义及计算；
德拜－休格尔极限公式计算离子平均活度系数的方法；
能斯特方程的推导掌握其应用；
电池电动势与热力学函数的关系及其计算；
常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算；
电池电动势的计算及其应用。
了解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数）；
离子强度的定义；
德拜－休格尔极限公式计算离子平均活度系数的方法。
理解离子平均活度及平均活度系数定义并掌握其计算；
可逆电池的概念，能斯特方程的推导掌握其应用；
原电池的设计原理。
掌握电池电动势与热力学函数的关系及其计算；
常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算,掌握电池电动势的计算及其应用。
第七章表面现象
第一节表面吉布斯函数与表面张力
第二节润湿现象
第三节弯曲液面的附加压力与毛细现象
第四节亚稳状态和新相的生成
第五节固体表面上的吸附作用
第六节液体表面吸附作用
接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系；
拉普拉斯公式及开尔文公式的应用；
兰格缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式；
溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用。
理解表面张力及表面吉布斯函数的概念。
理解接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系。
理解拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。
理解亚稳状态与新相生成的关系。
理解物理吸附与化学吸附的含义和区别。
了解兰格缪尔单分子层吸附理论，理解兰格缪尔吸附等温式。
了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用。
了解吉布斯吸附公式的含义和应用。
第八章化学动力学
第一节化学反应的速率
第二节化学反应的速率方程（微分式）
第三节速率方程的积分式
第四节速率方程的确定
第五节温度对反应速率的影响
第六节反应速度理论
化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念；
反应速率常数以及反应级数的概念；
一级、二级、n级反应的速率方程及其应用；
活化能及指前因子的意义；
气相双分子碰撞理论和过渡状态理论的基本公式及有关概念。
气相双分子碰撞理论和过渡状态理论的基本公式。
理解化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念、反应速率常数以及反应级数的概念。
通过实验确立速率方程的方法、阿累尼乌斯方程的意义，并掌握其应用；
。
掌握一级、二级、n级反应的速率方程及其应用。
了解基元反应速率理论的基本思想。
第九章胶体化学
1.胶体及分散物系概述
2.胶体的光学性质
3.胶体的动力性质
4.胶体的电学性质
5.憎液溶胶的稳定和聚沉
6.乳状液
7.高分子溶液
8.胶凝
溶胶的光学性质、动力性质和电学性质；
胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用。
了解分散体系的分类及胶体的定义。
理解溶胶的光学性质、动力性质和电学性质。
理解胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用。
实验部分：
实验一双液系气液平衡相图
1.教学内容
（1）调节恒温槽温度比室温高5℃，通恒温水于阿贝折射仪中。
（2）测定折射率与组成的关系，绘制工作曲线；
（3）测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系。
2.重点难点
绘制常压下环己烷-乙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
用图解法求二级反应速率常数和半衰期；
计算反应的活化能。
3.基本要求
（1）绘制常压下环己烷-乙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
（2）掌握阿贝折射仪的使用方法。
实验二乙酸乙酯的皂化反应
（1）配制溶液
（2）不同反应时刻电导率Kt的测定
（3）起始反应时刻电导率K0的测定
（4）另一温度条件下的K0和Kt的测定
用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率
计算反应的活化能
（1）学习用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率
（2）掌握用图解法求二级反应速率常数和半衰期
（3）计算反应的活化能
实验三表面张力的测定
（1）仪器准备与检漏
（2）仪器常数的测量
（3）表面张力随溶液浓度变化的测定
测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量,由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。
（1）掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
（2）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量,由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。
四、课程学时分配
教学内容
学时分配
合计
讲课
实验
上机
讨论/习题
8
4
6
第八章化学动力学基础
52
12
64
五、推荐教材和教学参考书
1.推荐教材：
《物理化学》，肖衍繁李文斌，天津大学，2004年1月，第二版。
2.教学参考书：
《物理化学》，天津大学物理化学教研室，高等教育出版社，2000年，第四版。
《物理化学》，傅献彩，沈文霞，姚天扬，高等教育出版社，1997年，第五版。
《物理化学简明教程》，作者：
印永嘉，奚正楷，李大珍，高等教育出版社，出版年月：
1998年，版次：
第四版。
《物理化学》，胡英，出版社：
出版年月：
1999年，第四版。
六、教学方法与考核方式
本课程以课堂讲授为主，配合讲解例题、启发式教学等教学方法和多媒体手段。
本课程为考试课，期终考试为闭卷笔试形式。
期终总成绩包括两部分，即平时成绩（包括考勤、作业、期中成绩、读书笔记）和期末考试卷面成绩。
其中，平时成绩占50%，考试卷面成绩占总成绩的50%。
修订人：
修订日期：
2011.3.28
审核人：
审核日期：
2011.3.29
地球科学概论教学大纲
2010231
地球科学概论／IntroductiontoEarthscience
48学时/3学分
地质学、资源勘查工程地下水科学与工程
地震科学系
本课程是为地质学、资源勘查工程、地下水科学与工程专业开设的一门重要的专业基础课，以阐述地球科学的基本理论、基本知识和基本技能为主，并进行必要的实践环节训练。
通过课程学习，引导学生步入地球科学的殿堂，接受地质思维（归纳、推理、分析、时空观）的基本训练，了解地球科学的概貌和发展趋势，培养学习地球科学的兴趣。
本课程的先修课程有大学物理、大学化学等基础课，后续课程有岩石学、构造地质学、水文地质学基础等。
应用先修课程的基本概念、基本理论学习地球科学概论中的知识，为后续课程的学习打下基础。
第一章绪论
第一节地质学概论（包括地质学发展简史）
第二节地质学研究对象与内容
第三节地质作用及其研究方法
第四节地质学在当代经济建设中的作用
地质学概念，地质学研究方法。
掌握地质学、地质作用的概念。
重点掌握地质学研究对象、研究方法及意义；
了解地质学的分支学科和相关学科。
第二章宇宙、太阳系和地球
第一节宇宙的起源；
第二节星系的演化
第三节太阳系的起源
第四节地球的早期演化
地球的早期演化历史；
宇宙起源的各种假说。
掌握地球的早期演化历史，了解宇宙的起源、星系的演化、太阳系的起源
第三章地球的结构与组成
第一节地球的形状和大小
第二节地球的物理性质
第三节地球的结构
重点地球的内部圈层和外部圈层和地球的物理性质，地球的波速结构、地壳的结构；
难点地球的密度、压力、和重力加速度。
掌握地球的形态特点、地球的内部结构，重点掌握地球的相关物理性质。
第四章地质作用和地质年代
第一节地球的能量系统
第二节地质作用形式
第三节矿物与岩石
第四节地质年代学
组成岩石圈的物质成分、地质年代确定的方法、原理及相关的基本概念；
主要的造岩矿物和三大类岩石的手标本鉴定
掌握地质年代确定的方法、原理及相关的基本概念；
掌握矿物、岩石的概念，着重掌握主要的造岩矿物和三大类岩石的手标本鉴定
第五章各种外动力地质作用及地质灾害
第一节风化作用概念、风化作用类型；
第二节地面流水地质作用；
第三节冰川和冰川作用；
第四节地下水及其地质作用；
第五节海岸地质作用；
第六节湖泊、沼泽地质作用；
第七节风的地质作用；
第八节主要地质灾害（块体运动）。
风化作用概念及风化作用类型和方式；
河流垂直侵蚀作用、侧方侵蚀作用概念和平衡过程，河流沉积作用原因及主要沉积地形；
冰川概念；
潜水面概念，地下水的垂直分带及其相应的岩溶地形；
波浪运动特征；
风的地质作用类型及典型风蚀地形；
干旱气候区外力地质作用特征及沙漠总特征
掌握风化作用概念及风化作用类型和方式；
掌握河流垂直侵蚀作用概念和平衡过程，河流沉积作用原因及主要沉积地形；
掌握地面流水分类和影响地面流水地质作用因素；
掌握波浪运动特征，波浪对基岩海岸的侵蚀过程和海蚀地形。
掌握潮湿气候区湖泊沉积作用特征；
掌握风的地质作用类型及典型风蚀地形；
掌握干旱气候区外力地质作用特征及沙漠总特征；
掌握常见的地质灾害类型和基本特征。
第六章构造运动及其形迹
第一节构造运动的一般特征；
第二节构造变动
第三节板块构造学说要点
第五节地震作用
构造运动的一般特征、构造变动的类型、地震的成因、地震作用、火山作用、侵入作用、变质作用。
掌握构造运动的一般特征、构造变动的类型、地震的成因、地震作用、火山作用、侵入作用、变质作用。
理解地震的研究方法、板块构造学说的要点、
实验一：
常见矿物手标本鉴定
实验二：
岩浆岩的手标本鉴定
实验三：
沉积岩的手标本鉴定
实验四：
变质岩的手标本鉴定
实验五：
校园景观石的描述与鉴定
四、课程学时分配（以章节为单位）
2
14
10
38
48
《普通地质学》，吴泰然，北京大学出版社，2003年8月，第1版
《普通地质学》，叶俊林，地质出版社，1996年10月，第1版
本课程的教学法以教师课堂讲授为主，多媒体教学与板书相结合的方法，本课程为考试课，考核的形式为闭卷考试。
期末总成绩由平时成绩、期末考试卷面成绩构成，其中，平时成绩占总成绩的50%，期末卷面成绩占50%。
平时成绩由考勤、课上提问、课后作业、期中大作业、上机实习等成绩组成。
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