《材料與化工綜合》科目大綱
(科目代碼：570 )
一、考核要求
1. 掌握物質(zhì)性質(zhì)、熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)及膠體化學(xué)相關(guān)基本概念、基本原理及計算方法，并具有綜合運用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力
2. 掌握材料各種性能相關(guān)基本知識，包括力學(xué)(彈性、塑性、韌性、硬度、低溫脆性、疲勞、磨損、強韌化等)、光學(xué)、電、磁、聲、熱、化學(xué)等性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規律以及性能指標的工程意義;了解材料性能的主要因素，掌握材料性能與其成分、組織結構之間的關(guān)系，基本掌握提高材料性能的主要途徑。
3. 掌握常見(jiàn)分析技術(shù)方法的基本原理和應用，能根據實(shí)驗需求，正確選擇分析、測試方法，看懂或分析一般的圖譜、圖像測試結果等，包括物質(zhì)結構、X-射線(xiàn)衍射、電子衍射、原子光譜、電子能譜、分子光譜、色譜、電化學(xué)方法、熱分析方法等。
4. 掌握材料與化工工程技術(shù)相關(guān)基本知識，掌握一些材料及化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原理，生產(chǎn)設備，工藝過(guò)程，技術(shù)發(fā)展現狀等。
二、考核評價(jià)指標
材料與化工綜合是針對材料與化工專(zhuān)業(yè)型碩士的專(zhuān)業(yè)課復試科目?？荚噷ο鬄閰⒓尤珖T士研究生入學(xué)考試的準考考生。該課程旨在考查學(xué)生對化學(xué)、材料、化學(xué)工程有關(guān)基礎理論知識的掌握程度。以及運用基礎理論知識，分析物質(zhì)組成與結構、制備、加工及生產(chǎn)，企業(yè)管理等的能力。它的評價(jià)標準是高等學(xué)校優(yōu)秀本科畢業(yè)生能達到的水平，以保證被錄取者具有較好的材料科學(xué)與化學(xué)工程基礎理論和應用基礎知識，能較好的適應入學(xué)后學(xué)習與科研工作。
三、考核內容
1. 物理化學(xué)與化學(xué)工程基礎
(1)物理化學(xué)基礎
1) 氣體的 PVT 關(guān)系 ：掌握理想氣體狀態(tài)方程和混合氣體的性質(zhì)(道爾頓分壓定律、阿馬加分容定律)。了解實(shí)際氣體的狀態(tài)方程(范德華方程)。了解實(shí)際氣體的液化和臨界性質(zhì)。了解對應狀態(tài)原理與壓縮因子圖。
2) 熱力學(xué)第一定律：明確熱力學(xué)的一些基本概念，如體系、環(huán)境、狀態(tài)、功、熱、變化過(guò)程等。掌握熱力學(xué)第一定律和內能的概念。熟知功與熱正負號和取號慣例。明確準靜態(tài)過(guò)程與可逆過(guò)程的意義及特征。明確 U 及 H 都是狀態(tài)函數，以及狀態(tài)函數的特性。較熟練地應用熱力學(xué)第一定律計算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過(guò)程中的 ΔU、ΔH、Q 和 W。能熟練應用生成熱、燃燒熱計算反應熱。會(huì )應用蓋斯定律和基爾霍夫定律進(jìn)行一系列計算。了解卡諾循環(huán)的意義。
1) 熱力學(xué)第二定律：明確熱力學(xué)第二定律的意義及其與卡諾定理的聯(lián)系。理解克勞修斯不等式的重要性。注意在導出熵函數的過(guò)程中，公式推導的邏輯推理。熟記熱力學(xué)函數 U、H、S、F、G 的定義，明確其在特殊條件下的物理意義和如何利用它們判別過(guò)程變化的方向和平衡條件。較熟練地運用吉布斯-亥姆霍茲公式和克老修斯-克拉貝龍方程式。掌握熵的統計意義。了解熱力學(xué)第三定律，明確規定熵的意義、計算及其應用。
2) 多組分系統熱力學(xué)：熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關(guān)系。掌握理想溶液定義、實(shí)質(zhì)和通性。掌握拉烏爾定律和亨利定律。了解逸度和活度的概念，了解如何利用牛頓圖求氣體的逸度系數。明確偏摩爾量和化學(xué)勢的意義。掌握表示溶液中各組分化學(xué)勢的方法。了解稀溶液依數性公式推導和分配定律公式的推導和熱力學(xué)處理溶液?jiǎn)?wèn)題的一般方法。
3) 化學(xué)平衡：掌握反應等溫式的應用。掌握均相和多相反應的平衡常數表示法。了解平衡常數與溫度、壓力關(guān)系和惰性氣體對平衡組成的影響，并掌握其計算方法。能根據標準熱力學(xué)函數的數據計算平衡常數。了解同時(shí)平衡、反應耦合、近似計算等處理方法。
4) 相平衡：掌握相、組分數和自由度的定義。了解相律的推導過(guò)程及其在相圖中的應用。掌握杠桿規則在相圖中的應用。在雙液系中以完全互溶的雙液系為重點(diǎn)掌握 P-X 圖和 T-X 圖。在二組分液—固體系中，以簡(jiǎn)單共熔物的相圖為重點(diǎn)，掌握相圖的繪制及其應用。對三組分體系，了解水鹽體系相圖的應用，了解相圖在萃取過(guò)程中的應用。
5) 電化學(xué)：掌握電導率、摩爾電導率的意義及其與溶液濃度的關(guān)系。了解離子獨立移動(dòng)定律及電導測定的一些應用。熟悉遷移數與摩爾電導率、離子遷移率之間的關(guān)系。掌握電解質(zhì)的離子平均活度系數的意義及其計算方法。了解電解質(zhì)溶液理論(主要是離子氛的概念)，并會(huì )使用德拜-休克爾極限公式。掌握電動(dòng)勢與ΔrGm的關(guān)系，熟悉電極電勢的符號慣例。熟悉標準電極電勢及其應用(包括氧化能力的估計，平衡常數的計算等)。對于所給的電池能熟練、正確地寫(xiě)出電極反應和電池反應并能計算其電動(dòng)勢。明確溫度對電動(dòng)勢的影響及ΔrHm和ΔrSm的計算。了解分解電壓的意義。了解產(chǎn)生極化作用的原因。
6) 統計熱力學(xué)初步：了解用最概然分布的微觀(guān)狀態(tài)數代替整個(gè)體系的微觀(guān)狀態(tài)數的原因。明確配分函數定義及其物理意義。了解定位體系與非定位體系的熱力學(xué)函數的差別。了解平動(dòng)、轉動(dòng)、振動(dòng)配分函數及其對熱力學(xué)函數的貢獻。
7) 界面現象：掌握表面吉布斯函數、表面張力的概念，了解表面張力與溫度的關(guān)系。掌握彎曲表面的附加壓力產(chǎn)生的原因及其與曲率半徑的關(guān)系，會(huì )使用楊—拉普拉斯公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計算。了解彎曲表面上的蒸氣壓，學(xué)會(huì )使用 Kelvin 公式。理解吉布斯吸附等溫式及各項的物理意義，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計算。了解表面活性物質(zhì)結構特性、表面活性劑的分類(lèi)及其應用。了解液—固界面的鋪展與潤濕現象。理解氣—固表面的吸附本質(zhì)、吸附等溫線(xiàn)的主要類(lèi)型和吸附熱力學(xué)。
8) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)：掌握等容反應速率的表示法、基元反應、反應級數、反應分子數等基本概念。掌握具有簡(jiǎn)單級數的反應的速率方程和特征，并能夠由實(shí)驗數據確定簡(jiǎn)單反應的級數。對三種典型的復雜反應(對峙反應、平行反應和連串反應)，掌握其各自的特點(diǎn)，并能對其中比較簡(jiǎn)單的反應能寫(xiě)出反應速率與濃度關(guān)系的微分式。明確溫度、活化能對反應速率的影響，理解阿侖尼烏斯經(jīng)驗式中各項的含義，計算Ea、A、k 等物理量。掌握鏈反應的特點(diǎn)。掌握穩態(tài)近似法、平衡態(tài)法和速控步驟法等近似處理方法。理解碰撞理論和過(guò)渡狀態(tài)理論。了解溶液中反應的特點(diǎn)和溶劑、電解質(zhì)對反應速率的影響。了解催化反應的特點(diǎn)和常見(jiàn)催化反應的類(lèi)型。了解光化學(xué)反應的特點(diǎn)。
9) 膠體化學(xué)：掌握膠體分散體系的動(dòng)力性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面的特點(diǎn)，能利用這些特點(diǎn)對膠體粒子大小、帶電情況等方面分析并能應用于實(shí)踐。了解溶膠穩定 性特點(diǎn)及電解質(zhì)對溶膠穩定性的影響，能判斷電解質(zhì)聚沉能力的大小。了解乳狀 液的種類(lèi)、乳化劑的作用及在工業(yè)和日常生活中的應用。了解大分子溶液與溶膠的異同點(diǎn)。
(2)化學(xué)工程基礎
1) 流體流動(dòng)與輸送：應用靜力學(xué)方程進(jìn)行有關(guān)靜力學(xué)問(wèn)題的分析和求解;解釋連續性方程、流體流動(dòng)過(guò)程能量衡算式的物理意義，并能熟練應用這兩個(gè)方程進(jìn)行流體流動(dòng)過(guò)程有關(guān)問(wèn)題的分析與求解;牛頓粘性定律表達式所表示的意義;雷諾數表達式的物理意義并能應用于管路中流體流動(dòng)相關(guān)問(wèn)題的分析計算;能夠進(jìn)行直管阻力、局部阻力計算;能夠分析影響直管阻力大小的因素，并能夠提出降低管路阻力的措施;識別簡(jiǎn)單管路的特點(diǎn)，并能進(jìn)行相關(guān)計算;離心泵的工作原理、離心泵的主要性能參數的物理意義，能夠應用泵的特性曲線(xiàn)，能夠確定泵的安裝高度，學(xué)會(huì )泵的選型;說(shuō)明往復泵的工作原理。
