反应动力学实验报告

2022-08-09

报告是日常生活与学习的常见记录方式,报告有着明确的格式。在实际工作中,我们怎么样正确编写报告呢?以下是小编整理的关于《反应动力学实验报告》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

第一篇:反应动力学实验报告

甲醇制甲基叔丁基醚反应机理及反应动力学

甲基叔丁基醚由异丁烯与甲醇反应合成,主反应为:

反应采用强酸性大孔径离子交换树脂为催化剂,一般醚化温度低于100℃,压力应至少使反应物系维持在液相温度范围内(一般大于0.5MPa),生成MTBE的选择性都很高,异丁烯转化率大于90%,MTBE选择性大于98%。

异丁烯与甲醇的醚化反应过程是一个加成反应,因此它完全遵循马尔柯夫·尼柯夫规则。由于在不对称的不饱和烃中形成双键的电子移向含氢较多的原子,如异丁烯:

加上去的分子CH3OH的负电部分CH3O-就与含氢原子最少(或正电荷较多)的碳原子即这里的叔碳原子相结合。而 加上去的正电部分H+则与双键上含氢较多的碳原子结合,从而生成了甲基叔丁基醚,而不会生成甲基异丁基醚

这种遵循马尔柯夫·尼柯夫规则进行的反应,生成常温下较稳定的异构体(MTBE)。

动力学实验证明,当醇烯比较大时,该反应速率与异丁烯浓度是一级关系,而与甲醇的浓度无关。这说明反应不是按一次加成的机理实现的,而是通过亲电加成的两步机理完成:

首先,异丁烯在酸性催化剂作用下进行质子化反应,生成正碳离子;作为中间产物的正碳离子然后再同亲核试剂反应生成MTBE。过量甲醇既作为溶剂又起亲核试剂作用,对总反应速率影响不大,而烯烃的质子化就成了动力学控制步骤,对总反应速率起重要影响。

按此机理,烯烃的质子化是个酸碱反应过程。因此,催化剂的酸性和烯烃的碱性越强,对反应越有利。在丁烯的异构物中由叔碳原子构成双键的异丁烯碱性较强,并且带有端基双键,缺少丁烯-2那样的空间位阻,从而有利于形成稳定的正碳离子,这是由混合烯烃同甲醇反应制取MTBE的高选择性的原因。

当醇烯比小时,出现了正反应速率对甲醇负一级的关系。对此,Ancillotti等人认为,上述异丁烯的质子化过程在甲醇过量时不是SO3H基团的质子直接参与的。随着甲醇浓度的降低,催化剂SO3H的质子逐渐起作用。Gates的报告指出,SO3H基团是比溶剂化质子酸性更强的物质。所以,在醇烯比小时,甲醇浓度的降低会使反应速率加快。

甲醇浓度级数的改变是在一定的醇烯比下发生的,既与甲醇浓度本身无关,也与CH3OH/SO3H比无关。同样的催化剂浓度下,MTBE合成反应速率对于同样的甲醇浓度既可能是零级的,又可能是负一级的。其决定因素是醇烯比和反应温度。在一定温度下,甲醇浓度级数的改变有一确定的醇烯比Rao ,Rao 是温度的函数,反应温度不同,这个比值也不同。

对于甲醇与异丁烯加成反应生成MTBE的可逆反应过程,正反应速率在醇烯比小(Ra

第二篇:结构力学实验报告

结构力学实验报告

班级 12土木2班

姓名

学号

结构力学实验报告

实验报告一

实验名称

在求解器中输入平面结构体系

一实验目的

1、了解如何在求解器中输入结构体系

2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;

3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;

4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器

计算机,软件:结构力学求解器

三 实验步骤

图2-4-3 是刚结点的连接示例,其中图2-4-3a 中定义了一个虚拟刚结点和杆端的连接码; 各个杆端与虚拟刚结点连接后成为图2-4-3b 的形式,去除虚拟刚结点后的效果为图2-4-3c 所示的刚结点;求解器中显示的是最后的图2-4-3c。图2-4-4 是组合结点的连接示例,同理,无需重复。铰结点是最常见的结点之一,其连接示例在图2-4-5 中给出。这里,共有四种连接方式,都等效于图2-4-5e 中的铰结点,通常采用图2-4-5a 所示方式即可。值得一提的是,如果将三个杆件固定住,图2-4-5b~d 中的虚拟刚结点也随之被固定不动,而图2-4-5a 中的虚拟刚结点仍然存在一个转动自由度,可以绕结点自由转动。这是一种结点转动机构,在求解器中会自动将其排除不计①。结点机构实际上也潜存于经典的结构力学之中,如将一个集中力矩加在铰结点上,便可以理解为加在了结点机构上(犹如加在可自由转动的销钉上),是无意义的。

综上所述,求解器中单元对话框中的“连接方式”是指各杆端与虚拟刚结点的连接方式, 而不是杆件之间的连接方式。这样,各杆件通过虚拟刚结点这一中介再和其他杆件间接地连接。这种处理的好处是可以避免结点的重复编码(如本书中矩阵位移法中所介绍的),同时可以方便地构造各种

结构力学实验报告

复杂的组合结点。

另外,在定义位移约束时,结点处的支座约束也是首先加在虚拟刚结点上,再通过虚拟刚结点施加给其他相关的杆端。

N,1,0,0 解 输入后的结构如图2-4-6b所示,

N,2,0,1 命令数据文档如下,其中左边和右

N,3,1,1 边分别为中、英文关键词命令数据

N,4,1,0 文档。 结点,1,0,0 结点,2,0,1 结点,3,1,1 结点,4,1,0 结点,5,1,2 结点,6,2.5,0 结点,7,2.5,2.5 单元,1,2,1,1,0,1,1,1

N,5,1,2 N,6,2.5,0 N,7,2.5,2.5 E,1,2,1,1,0,1,1,1 E,2,3,1,1,1,1,1,0 E,4,3,1,1,0,1,1,1 E,3,5,1,1,1,1,1,1

结构力学实验报告

单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,4,3,1,1,0,1,1,1 单元,3,5,1,1,1,1,1,1 单元,5,7,1,1,1,1,1,0 单元,6,7,1,1,1,1,1,0 结点支承,1,4,0,0,0 结点支承,4,4,0,0,0 结点支承,6,6,0,0,0,0 END

E,5,7,1,1,1,1,1,0 E,6,7,1,1,1,1,1,0 NSUPT,1,4,0,0,0 NSUPT,4,4,0,0,0 NSUPT,6,6,0,0,0,0 END

(1)结点定义 (2)单元定义

(3) 结点支承定义

四、上机体会:通过这么多次上机操作,已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造,为以后的学习工作提供便利。

结构力学实验报告

实验报告二

实验名称

用求解器求解静定结构的内力分析

一实验目的

1、了解如何在求解器中输入结构体系

2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;

3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;

4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器

计算机,软件:结构力学求解器 三 实验步骤

例3-11-1 试用求解器求解图3-11-1a、b中静定结构的内力。 解先输入结构体系,其中图3-11-1a和b 中结构的差别仅在于结点5的水平坐标不同。输入的数据文档如下(参见图3-11-1):

TITLE,例3-11-1 结点,1,0,0 结点,4,6,0 结点填充,1,4,2,2,1 C case (a) 结点,5,8,0 C case (b) C 结点,5,10,0 结点生成,1,4,2,4,1,0,-1.5 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 单元,2,6,1,1,0,1,1,1 单元,6,7,1,1,1,1,1,0 单元,7,8,1,1,0,1,1,1 单元,8,4,1,1,1,1,1,0 结点支承,1,1,0,0 结点支承,5,1,0,0 结点支承,7,3,0,0,0 单元荷载,1,1,1,1/2,90 单元荷载,4,1,1,1/2,90

结构力学实验报告

输入结构后,继续进行如下操作:

1) 选择菜单“求解”、“内力计算”,求解器打开“内力计算”对话框,在“内力显示”组中选“结 构”,然后可在下面表格中看到杆端内力值。

2) 在“内力类型”组中选“弯矩”,可在观览器中看到弯矩图。 3) 在“内力类型”组中选“剪力”,可在观览器中看到剪力图。 4) 在“内力类型”组中选“轴力”,可在观览器中看到轴力图。

5) 可单击观览器中的“加大幅值”或“减小幅值”按钮调节图形幅值;或者选“设置菜单”中的“显示幅度设置”,然后在对话框中给定具体的显示幅度值。

趣的现象,图 3-11-1a、b 所示结构的最右边一跨梁相当于一个简支梁的受力状态,整个内力图除

结构力学实验报告

以上求得图3-11-1a、b 所示结构的内力图分别如图3-11-2 和3-11-3 所示从内力图可以看出一个有了最右边一跨梁有所区别以外,其余部分的内力图都是一样的。读者可以验证,无论最右边一跨梁的长度如何,只要集中荷载作用在跨中,其余部分的内力就不会改变。

四、上机体会:通过这么多次上机操作,已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造, 用求解器求解一般静定结构 ,为以后的学习工作提供便利。

结构力学实验报告

实验报告三

实验名称

用求解器计算结构的影响线

一实验目的

1、了解如何在求解器中输入结构体系

2、学习并掌握用求解器计算结构的影响线;

3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;

4、讨论静定结构影响线的求解器计算方法。 二 实验仪器

计算机,软件:结构力学求解器 三 实验步骤

例4-7-1 试求解图3-11-1a中结构在竖直荷载作用下杆件(2)和(6)中点弯矩、剪力和轴力的影响线。

解先输入结构体系,输入的数据文档见图3-11-1。在该命令文档中END命令之前,插入一空行,以备插入命令用。下面以杆件(2)中点的弯矩影响线为例,进一步说明做法。 按上一节做法打开“影响线求解参数”对话框。在单位荷载数据栏中,类型选为“力”,方向选“向下”。在截面内力框中,单元码选2,距杆端1选“1/2”L处,内力类型选“弯矩”。单击应用、关闭后,可在命令文档中见到命令行:“影响线参数,-2,2,1/2,3”。其中关键词“影响线参数”后边的-2代表单位荷载沿y轴方向(竖直的),指向y轴的反方向(即向下);再后面的2代表第2个单元;1/2表示截面位置;3代表弯矩。杆件(2)和(6)中点弯矩、剪力和轴力的影响线计算所需的命令行分别为:

杆件(2): 影响线参数,-2,2,1/2,3 影响线参数,-2,2,1/2,2 影响线参数,-2,2,1/2,1

杆件(6)

影响线参数,-2,6,1/2,3 影响线参数,-2,6,1/2,2 影响线参数,-2,6,1/2,1

后一条命令。

为计算影响线,依次选菜单:“求解”、“影响线”。在打开的“影响线”对话框的最上部,可以看到影响线的一些参数。在“影响线显示”数据栏里,选“结构”后,便可在观览器中看到相应的影响线的图形,具体的数值可以从“单元影响线分析”数据框中获得。各影响线图形如图4-7-1和4-7-2所示。 求解器最新版本(v2.0.2以上)对影响线计算增加了一项很实用的新功能,即不必退出“影响线”对话框,即可改变指定杆件上的截面位置和内力类型,只需在“选项”栏中按需选

结构力学实验报告

择即可。下面再讨论如何使用影响线图形。 影响线图形中任一杆件中任一点的纵距,表示单位荷载作用在该点时指定截面处的内力值。影响线的纵距值的量取规则为荷载类型 竖直荷载 水平荷载 单位力矩

整体竖直方向 整体水平方向 杆件垂直方向

正值标在上方 正值标在左方 正值标在局部坐标y的正方向

标距方向 正负号

为了简单,取量纲一的量1=d。这是一个间接荷载下的结构影响线问题。用求解器求解时,可以建立一个等效的计算模型,如图4-7-4a所示。输入的数据命令从略,计算出来的影响线形状如图4-7-3b所示。注意,由于单位荷载作用在上层的水平杆件上,因此应取上层杆件的图形作为影响线

结构力学实验报告

图,而下面的图形是单位荷载作用在下面梁上时的影响线。

四、上机体会:通过这么多次上机操作,已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器去分析结构的构造,为以后的学习工作提供便利。

结构力学实验报告

实验报告四

实验名称

用求解器进行位移计算

一实验目的

1、了解如何用求解器进行位移计算

2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;

3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;

4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器

计算机,软件:结构力学求解器

三 实验步骤

1. 输入材料性质

在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“材料性质”便可打开材料性质对话框。选择相同材料性质的单元范围,再选择或输入所需的杆件刚度性质(质量和极限弯矩可以空缺),然后单击“应用”按钮将命令写到命令文档中去。若还有单元刚度未定义,可在对话框中继续输入新的数据,再“应用”,直至定义完毕,单击“关闭”退出。

注意,若前后两个命令行中的定义有重复和冲突时,则以后面的定义为准,亦即前面的定义被后面的定义覆盖和取代。

2. 输入温度改变

在“编辑器”中依次选择菜单“命令”、“温度改变”,可打开温度改变对话框。与上面类似,选择相同温度改变的单元范围,再按照提示选择或输入所需的各项参数,然后单击“应用”按钮将命令写到命令文档中去。若还要继续定义,可在对话框中输入新的数据,再“应用”,直至定义完毕,单击“关闭”退出。

温度改变须提供截面高度,输入时要注意同结构其他的尺寸采用统一单位。

例5-7-1 试用求解器求解例5-4。

解 本例力和尺寸单位统一采用kN和单元,6,7,1,1,0,1,1,0 cm。输入的数据文档如下(图5-7-1a): 单元,7,4,1,1,0,1,1,0 TITLE, 例5-7-1 变量定义,L=1200,P=39 变量定义,Ah1=18*24,Ah2=18*18,Ag=3.8 变量定义,Eh=3000,Eg=20000,EAg=Eg*Ag 变量定义,EAh1=Eh*Ah1,EAh2=Eh*Ah2 结点,1,0,0 结点,2,0.278*L,0 结点,3,0.722*L,0 结点,4,L,0 结点,6,L/2,L/6 结点填充,1,6,1,5,1 结点填充,6,4,1,7,1 单元,1,2,1,1,0,1,1,0

单元,2,5,1,1,0,1,1,0 单元,3,7,1,1,0,1,1,0 单元,2,6,1,1,0,1,1,0 单元,3,6,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,1,0,0 结点支承,4,2,0,0,0 结点荷载,5,1,39,-90 结点荷载,6,1,39,-90 结点荷载,7,1,39,-90

单元材料性质,1,2,3*EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,3,3,2*EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,10,11,EAg,1,0,0,-1 单元材料性质,4,7,EAh1,1,0,0,-1

结构力学实验报告

单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,1,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0

单元材料性质,8,9,EAh2,1,0,0,-1 END 由于本例与抗弯刚度无关,因此输入了单位值。输入结构体系后,继续如下操作:

1) 选择菜单“求解”、“位移计算”,打开“位移计算”对话框;

2) “位移显示”栏中选“结构”,在观览器中便可以看到变形图,如图5-7-2b所示; 3) 在下面的“杆端位移值”的表格里,找到单元5的第2个端点的竖向位移; 4) 再在“乘以系数”下拉框中选0.01,则可以看出结点6的竖向位移为:

例5-7-2 试用求解器求解例5-13。

解本例尺寸单位统一采用cm。输入的数据文档如下(图5-7-2): TITLE,例5-7-2 变量定义,A=600,H=60 结点,1,0,0 结点,2,0,A 结点,3,A,A 单元,1,2,1,1,1,1,1,1

图5-7-2

结构力学实验报告

单元,2,3,1,1,1,1,1,1 结点支承,1,6,0,0,0,0 单元材料性质,1,2,1,1,0,0,-1 单元温度改变,1,2,5,-10,0.00001,H END

4上机体会:通过这么多次上机操作,已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用求解器进行位移计算,为以后的学习工作提供便利。

结构力学实验报告

实验报告五

实验名称

用求解器进行力法计算

一实验目的

1、了解如何用求解器进行力法计算

2、学习并掌握计算模型的交互式输入方法;

3、建立任意体系的计算模型并做几何组成分析;

4、计算平面静定结构的内力。 二 实验仪器

计算机,软件:结构力学求解器

三 实验步骤

求解器可以求解一般的平面超静定结构的位移和内力。超静定结构的计算通常与结构各杆件的刚度有关。由于前面已经介绍了如何输入各杆件的材料性质,因此超静定结构的求解无需引入新的输入命令;在位移计算的基础上,直接选择“求解”菜单中的“内力计算”、“位移计算”或“位移内力”等菜单即可。对此这里不再赘述。

为了加深和加强力法的概念,本节讨论如何用求解器进行力法的辅助计算。 传统上,将力法的基本体系取为静定结构,主要是因为静定结构容易摆弄和计算,手算时尤其如此。其实,只要计算上无困难(譬如用求解器求解),超静定结构同样可以被用作基本体系。

例6-11-1 试用求解器求解图6-11-1中的二次超静定刚架。取结点3水平支杆反力为基本未知力,各杆长相等,刚度参数如下

结构力学实验报告

解力单位为kN,尺寸单位为m。依题意,取基本体系如图6-11-2a所示,此基本体系是超静定的。图6-11-2b和图6-11-2c分别给出了仅荷载作用和仅单位未知力作用下的计算简图。图6-11-2a~6-11-2c的命令文档列在了计算简图的下面,其中后两个文档只在个别给出的命令处有区别。

TITLE,例6-11-1 结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,4,4 单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,2,0,0 结点荷载,2,1,20,0 单元荷载,2,3,24,0,1,90 单元材料性质,1,1,5.2E6,1.25E5,0,0,-1 单元材料性质,2,2,4.5E6,1.2E5,0,0,-1 END

... ... ...

结点支承,3,1,0,0 ... ...

... ... ...

结点荷载,3,-1,1,180 C... ...

载,2,3,24,0,1,90

首先计算荷载作用下结点 3 水平位移PΔ 。输入图 6-11-2b 下面的命令文档后,在“求解” 菜单下选“位移计算”打开位移计算对话框。在“位移显示”栏中选“结构”,可看到对话框下端表格中给出了杆端位移。找到单元2 的第2 个杆端的位移的值。为了获得较多的有效数字,在“乘以系数”下拉框中选0.000 001,由此得到。u m 26 924 22 0.0= PΔ

类似地计算单位未知力作用下结点3 的水平位移,得。由以上结果有11 δ m 651076 000 .011= δ kN285 29.907 11 − − δ Δ P X 。最后将荷载和求出的基本未知力共同作用在基本结构 上,用求解器求解,得变形图、弯矩图如图6-11-3 所示。可以看出

结构力学实验报告

,结点3 确实没有水平位移,说明位移协调条件已得到满足。

四、上机体会:通过这么多次上机操作,已经熟练的掌握力学求解器的使用。能够运用用求解器进行力法计算,为以后的学习工作提供便利。

第三篇:结构力学上机实验报告

姓名:

学号:

指导老师:肖方红

1.作图示刚架的FN、FS、M图,已知各杆截面均为矩形,柱截面宽0.4m,高0.4m, 大跨梁截面宽0.35m,高0.85m,小跨梁截面宽0.35m,高0.6m,各杆E=3.0×104 MPa。10分

解:统一单位力kN长度m那么弹性模量单位为kPa。输入输出数据如下:

表一:1题输入数据

******************************************************************************************* *

* *

sjl1 gangjia 2011.10.24

* *

* ******************************************************************************************* 3e7

1 1

0.16

213e-5 2

0.16

213e-5

0.2975

1791e-5 2

0.2975

1791e-5 4

0.21

63e-4 5

0.21

63e-4 5

0.16

213e-5 8

0.16

213e-5 7

0.16

213e-5 9

0.16

213e-5 0

0 0

4.5 0

7.7 7.2 7.7 7.2 4.5 11 7.7 11 4.5 7.2 0 11 0 11 0 12 0 13 0 81 0 82 0 83 0 91 0 92 0 93 0 1 6

0

0

-15 7 1

4.5 2

3.2 3

4 -196 7.2 4

4 -36

7.2 5

4 -196 3.8 6

4 -36

3.8 6

2 -26

2.7 表二:1题输出数据

Input Data File Name: sjl1.txt

Output File Name: sjl1out.txt

************************************************************************ *

*

sjl1 gangjia 2011.10.24

*

************************************************************************

The Input Data

The General Information

E

NM

NJ

NS

NLC

3.000E+07

1

The Information of Members

member start end

A

I

1.600000E-01

2.130000E-03

1.600000E-01

2.130000E-03

2.975000E-01

2.975000E-01

2.100000E-01

2.100000E-01

1.600000E-01

1.600000E-01

1.600000E-01

1.600000E-01

The Joint Coordinates

joint

X

Y

.000000

.000000

.000000

4.500000

.000000

7.700000

7.200000

7.700000

7.200000

4.500000

11.000000

7.700000

11.000000

4.500000

7.200000

.000000

11.000000

.000000

The Information of Supports

IS

VS

.000000

.000000

.000000

81

.000000

82

.000000

83

.000000

91

.000000

92

.000000

93

.000000

1.791000E-02 1.791000E-02 6.300000E-03 6.300000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03 2.130000E-03

Loading Case 1

The Loadings at Joints

NLJ=

1

joint

FX

FY

FM

.000000

.000000

-15.000000

The Loadings at Members

NLM=

7

member type

VF

DST

20.000000

4.500000

20.000000

3.200000

-196.000000

7.200000

-36.000000

7.200000

-196.000000

3.800000

-36.000000

3.800000

-26.000000

2.700000

The Results of Calculation

The Joint Displacements

joint

u

v

rotation

3.076236E-21

-7.549352E-20

-7.540649E-21

4.636735E-03

-7.077518E-04

-4.359988E-04

5.924037E-03

-1.134844E-03

-3.169292E-03

5.813626E-03

-2.178472E-03

1.834783E-03

4.684030E-03

-1.341626E-03

1.384534E-05

5.788766E-03

-5.408925E-04

4.571795E-04

4.685631E-03

-3.674969E-04

-4.586878E-05

3.967738E-21

-1.431068E-19

-8.907750E-21

3.856026E-21

-3.919967E-20

-8.741193E-21

The Terminal Forces

member

FN

FS

1 start

754.935194

75.762357

end

-754.935194

14.237643

2 start

640.638123

-72.863183

end

-640.638123

136.863184

M 109.156485

29.274120 -96.133965 -239.428195

3 start

136.863184

640.638123

239.428195

end

-136.863184

770.561840

-707.153563

4 start

-58.625540

114.297071

66.859844

end

58.625540

144.902922

-177.040903

5 start

41.214402

484.706696

517.753681

end

-41.214402

260.093294

-90.988284

6 start

-2.654138

30.896570

-29.106007

end

2.654138

131.903429

-142.007053

7 start

1255.268536

95.648782

116.676201

end

-1255.268536

8 start

1431.068027

end

-1431.068027

9 start

260.093294

end

-260.093294

10 start

391.996723

end

-391.996723

钢架的FN图:

-95.648782

39.677380

-39.677380

41.214402

-41.214402

38.560264

-38.560264

189.399883 89.077501 89.470709 55.897795 75.988284 87.411931 86.109258

钢架的Fs图:

钢架的M图:

2、计算图示桁架各杆的轴力。已知A=2400mm2,E=2.0×105 MPa。5分

解:该桁架各节点均为铰结,为了使计算简便,所有节点均作为钢节点,为此在输入数据时,各杆截面二次矩取很小的值,本题取1×10-20 本题有30根杆件,17个节点,输入输出数据如下:

表三:2题输入数据

************************************************************************** *

*

*

sjl2 gangjia 2011.10.24

* *

* ************************************************************************** 2e8

30

1 1

24e-4

1e-20 1

24e-4

1e-20 2

24e-4

1e-20 2

24e-4

1e-20 3

24e-4

1e-20 5

24e-4

1e-20 3

24e-4

1e-20 3

24e-4

1e-20 4

24e-4

1e-20 6

24e-4

1e-20 4

24e-4

1e-20 6

24e-4

1e-20 7

24e-4

1e-20 7

24e-4

1e-20 8

24e-4

1e-20 9

24e-4

1e-20 9

24e-4

1e-20 11

24e-4

1e-20 10

24e-4

1e-20 11

24e-4

1e-20 11

24e-4

1e-20 12

24e-4

1e-20 15

24e-4

1e-20 15

24e-4

1e-20 12

24e-4

1e-20 14

24e-4

1e-20 13

24e-4

1e-20 14

24e-4

1e-20 15

24e-4

1e-20 17

24e-4

1e-20 0

0 0

4 1

3.75 2

3.5 1

4.75 2

5.5 3

5.25 3

6.25 4

7 5

6.25 5

5.25 6

5.5 7

4.75 7

3.75 6

3.5 8

4 8

0 11

0 12

0 171

0 172

0 9 2 0 -12 0 5 0 -5

0 6 0 -5

0 8 0 -5

0 9 0 -5

0 10 0 -5

0 12 0 -5

0 13 0 -5

0 16 0 -12 0 0

表四:2题输出数据

Input Data File Name: sjl2.txt

Output File Name: sjl2out.txt

************************************************************************ *

*

sjl2 gangjia 2011.10.24

*

************************************************************************

The Input Data

The General Information

E

NM

NJ

NS

NLC

2.000E+08

30

1

The Information of Members

member start end

A

I

2.400000E-03

1.000000E-20

2.400000E-03

1.000000E-20

2.400000E-03

1.000000E-20

2.400000E-03

1.000000E-20

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

2.400000E-03

21

2.400000E-03

22

2.400000E-03

23

2.400000E-03

24

2.400000E-03

25

2.400000E-03

26

2.400000E-03

27

2.400000E-03

28

2.400000E-03

29

2.400000E-03

30

2.400000E-03

The Joint Coordinates

joint

X

Y

.000000

.000000

.000000

4.000000

1.000000

3.750000

2.000000

3.500000

1.000000

4.750000

1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20 1.000000E-20

1.000000E-20

1.000000E-20

1.000000E-20

1.000000E-20

1.000000E-20

2.000000

5.500000

3.000000

5.250000

3.000000

6.250000

4.000000

7.000000

5.000000

6.250000

5.000000

5.250000

6.000000

5.500000

7.000000

4.750000

7.000000

3.750000

6.000000

3.500000

8.000000

4.000000

8.000000

.000000

The Information of Supports

IS

VS

.000000

.000000

171

.000000

172

.000000

Loading Case 1

The Loadings at Joints

NLJ=

9

joint

FX

FY

.000000

-12.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-5.000000

.000000

-12.000000

The Loadings at Members

NLM=

0

The Results of Calculation

FM .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000

The Joint Displacements

joint

u

v

rotation

-5.714286E-22

-2.950000E-21

-5.676597E-05

1.682251E-04

-1.625000E-04

-1.236830E-04

1.583218E-04

-2.705629E-04

-3.193943E-05

1.833298E-04

-2.161644E-04

2.716851E-05

2.265671E-04

-2.809795E-04

-4.829399E-05

1.786882E-04

-2.578310E-04

2.349593E-05

1.918510E-04

-2.279964E-04

1.336072E-04

-2.384131E-04

1.857079E-18

-1.009603E-04

-1.336072E-04

-2.384131E-04

-1.918510E-04

-2.279964E-04

-1.786882E-04

-2.578310E-04

-2.265671E-04

-2.809795E-04

-1.583218E-04

-2.705629E-04

-1.833298E-04

-2.161644E-04

-1.682251E-04

-1.625000E-04

5.714286E-22

-2.950000E-21

The Terminal Forces

member

FN

1 start

19.500000

end

-19.500000

2 start

11.517511

end

-11.517511

3 start

9.375000

end

-9.375000

4 start

-7.730823

end

7.730823

5 start

-5.153882

end

5.153882

6 start

9.375000

end

-9.375000

7 start

5.000000

end

-5.000000

8 start

-5.038911

end

5.038911

9 start

10.000000

end

-10.000000

10 start

-2.576941

end

2.576941

4.762947E-05 1.067515E-04 9.122545E-19 -1.067515E-04 -4.762947E-05 -2.349593E-05 4.829399E-05 3.193943E-05 -2.716851E-05 1.236830E-04 5.676597E-05

FS

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

M .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .000000

11 start

1.439689

.000000

.000000

end

-1.439689

.000000

.000000

12 start

9.375000

.000000

.000000

end

-9.375000

.000000

.000000

13 start

5.000000

.000000

.000000

end

-5.000000

.000000

.000000

14 start

-3.599222

.000000

.000000

end

3.599222

.000000

.000000

15 start

9.375000

.000000

.000000

end

-9.375000

.000000

.000000

16 start

9.375000

.000000

.000000

end 10

-9.375000

.000000

.000000

17 start

-3.599222

.000000

.000000

end 11

3.599222

.000000

.000000

18 start 11

5.000000

.000000

.000000

end 10

-5.000000

.000000

.000000

19 start 10

9.375000

.000000

.000000

end 12

-9.375000

.000000

.000000

20 start 11

-2.576941

.000000

.000000

end 12

2.576941

.000000

.000000

21 start 11

1.439689

.000000

.000000

end 15

-1.439689

.000000

.000000

22 start 12

9.375000

.000000

.000000

end 13

-9.375000

.000000

.000000

23 start 15

10.000000

.000000

.000000

end 12

-10.000000

.000000

.000000

24 start 15

-5.153882

.000000

.000000

end 14

5.153882

.000000

.000000

25 start 12

-5.038911

.000000

.000000

end 14

5.038911

.000000

.000000

26 start 14

5.000000

.000000

.000000

end 13

-5.000000

.000000

.000000

27 start 13

9.375000

.000000

.000000

end 16

-9.375000

.000000

.000000

28 start 14

-7.730823

.000000

.000000

end 16

7.730823

.000000

.000000

29 start 15

11.517511

.000000

.000000

end 17

-11.517511

.000000

.000000

30 start 17

19.500000

.000000

.000000

end 16

-19.500000

.000000

.000000

钢架轴力图(其中拉力为正,压力为负):

3.作图示连续梁的FS、M图,已知各梁截面面积A=6.5m2,惯性矩I=5.50m4,各杆E=3.45×104MPa。5分

解:该结构为一超静定结构,输入输出数据如下:

表五:3题输入数据

************************* *

* * sjl3 lxl 2011.10.24

* *

* ************************* 345e5

1 1

6.5

5.5 2

6.5

5.5 3

6.5

5.5 0

0 40

0 80

0 120

0 11

0 12

0 22

0 32

0 42

0 0 4 1

-10.5

40 2

-10.5

40 2

-320

20 3

-10.5

40

表六:3题输出数据

Input Data File Name: sjl3.txt

Output File Name: sjl3out.txt

*************************

*

*

* sjl3 lxl 2011.10.24

*

*

*

*************************

The Input Data

The General Information

E

NM

NJ

NS

NLC

3.450E+07

1

The Information of Members

member start end

A

I

6.500000E+00

5.500000E+00

6.500000E+00

5.500000E+00

6.500000E+00

5.500000E+00

The Joint Coordinates

joint

X

Y

.000000

.000000

40.000000

.000000

80.000000

.000000

120.000000

.000000

The Information of Supports

IS

VS

.000000

.000000

22

.000000

32

.000000

42

.000000

Loading Case 1

The Loadings at Joints

NLJ=

0

The Loadings at Members

NLM=

4

member type

VF

DST

-10.500000

40.000000

-10.500000

40.000000

-320.000000

20.000000

-10.500000

40.000000

The Results of Calculation

The Joint Displacements

joint

u

v

rotation

0.000000E+00

6.600000E-21

-5.480896E-05

0.000000E+00

-6.600000E-21

-3.794466E-05

0.000000E+00

-6.600000E-21

3.794466E-05

0.000000E+00

6.600000E-21

5.480896E-05

The Terminal Forces

member

FN

FS

M

1 start

.000000

144.000000

.000000

end

.000000

276.000000

-2640.000000

2 start

.000000

370.000000

2640.000000

end

.000000

370.000000

-2640.000000

3 start

.000000

276.000000

2640.000000

end

.000000

144.000000

.000000

连续梁的Fs图:

连续梁的M图:

第四篇:四川大学化工原理流体力学实验报告

化工原理实验报告

流体力学综合实验

姓名:

学号:

班级号:

实验日期:2016

实验成绩:

流体力学综合实验

一、实验目的:

1.

测定流体在管道内流动时的直管阻力损失,作出λ与Re的关系曲线。

2.

观察水在管道内的流动类型。

3.

测定在一定转速下离心泵的特性曲线。

二、实验原理

1、求

λ

与Re的关系曲线

流体在管道内流动时,由于实际流体有粘性,其在管内流动时存在摩擦阻力,必然会引起流体能量损耗,此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动(如图1所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。

1

1

2

以管中心线为基准面,在1、2截面间列伯努利方程:

图1

流体在1、2截面间稳定流动

2

因u1=u2,z1=z2,故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为

流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得,其表达式为

由上面两式得:

由此可见,摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为

式中:-----------直管阻力损失,J/kg;

------------摩擦阻力系数;

----------直管长度和管内径,m;

---------流体流经直管的压降,Pa;

-----------流体的密度,kg/m3;

-----------流体黏度,Pa.s;

-----------流体在管内的流速,m/s;

流体在一段水平等管径管内流动时,测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降,即可算得。两截面压差由差压传感器测得;流量由涡轮流量计测得,其值除以管道截面积即可求得流体平均流速。在已知管径和平均流速的情况下,测定流体温度,确定流体的密度和黏度,则可求出雷诺数,从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数与雷诺数的关系曲线图。

2、求离心泵的特性曲线

三、实验流程图

流体力学实验流程示意图

转子流量计

离心泵

压力表

真空压力表

水箱

闸阀1

闸阀2

球阀3

球阀2

球阀1

涡轮流量计

孔板流量计

∅35×2钢管

∅35×2钢管

∅35×2铜管

∅10×2钢管

四、实验操作步骤

1、求

λ

与Re的关系曲线

1)

根据现场实验装置,理清流程,检查设备的完好性,熟悉各仪表的使用方法。

2)

打开控制柜面上的总电源开关,按下仪表开关,检查无误后按下水泵开关。

3)

打开球阀1,调节流量调节闸阀2使管内流量约为10.5,逐步减小流量,每次约减少0.5,待数据稳定后,记录流量及压差读数,待流量减小到约为4后停止实验。

4)

打开球阀2,关闭球阀1,重复步骤(3)。

5)

打开球阀2和最上层钢管的阀,调节转子流量计,使流量为40,逐步减小流量,每次约减少4,待数据稳定后,记录流量及压差读数,待流量减小到约为4时停止实验。完成直管阻力损失测定。

2、求离心泵的特性曲线

1)

根据现场实验装置,理清流程,检查设备的完好性,熟悉各仪表的使用方法。

2)

打开控制柜面上的总电源开关,按下仪表开关,先关闭出口阀门,检查无误后按下水泵开关。

3)

打开球阀2,调节流量调节阀1使管内流量,先开至最大,再逐步减小流量,每次约减少1,待数据稳定后,记录流量及压差读数,待流量减小到约为4后停止实验,记录9-10组数据。

4)

改变频率为35Hz,重复操作(3),可以测定不同频率下离心泵的特性曲线。

五、实验数据记录

1、设备参数:

;

;

2、实验数据记录

1)求

λ

与Re的关系曲线

铜管湍流

钢管湍流

序号

qv(m3h)

∆p(kpa)

序号

qv(m3h)

∆p(kpa)

1

8.7

3.14

1

11.1

4.65

2

8.3

2.90

2

10.5

4.20

3

7.9

2.66

3

9.9

3.78

4

7.5

2.40

4

9.3

3.38

5

7.1

2.21

5

8.7

3.00

6

6.7

1.97

6

8.1

2.61

7

6.3

1.77

7

7.5

2.25

8

5.9

1.55

8

6.9

1.97

9

5.5

1.38

9

6.3

1.68

10

5.1

1.21

10

5.7

1.40

11

4.7

1.04

11

5.1

1.16

钢管层流

序号

qv(Lh)

∆p(pa)

1

40

935

2

36

701

3

32

500

4

28

402

5

24

340

6

20

290

7

16

230

8

12

165

9

8

116

10

4

58

2、求离心泵的特性曲线

30Hz离心泵数据记录

序号

流量

真空表

压力表

电机功率

1

15.65

-2200

28000

694

2

14.64

-2000

31000

666

3

13.65

-1800

37000

645

4

12.65

-1200

40000

615

5

11.62

200

42000

589

6

10.68

0

47000

565

7

9.66

100

50000

549

8

8.67

1000

51000

521

9

7.67

1500

55000

488

10

6.63

1800

59000

468

11

5.62

1800

60000

442

12

4.58

2000

67000

388

13

0.08

0.0022

0.083

166.9

35Hz离心泵数据记录

序号

流量

真空表

压力表

电机功率

1

18.27

-500

42000

1052

2

17.26

-400

48000

998

3

16.24

-300

51000

972

4

15.26

-300

56000

933

5

14.27

-200

61000

906

6

13.28

-200

65000

861

7

12.27

-200

68000

824

8

11.27

-100

71000

798

9

10.26

0

76000

758

10

9.26

-100

80000

725

11

8.26

0

82000

682

12

7.26

-100

89000

653

13

6.27

150

90000

626

14

5.26

180

100000

585

15

4.43

200

110000

528

六、典型计算

1、求

λ

与Re的关系曲线

以铜管湍流的第一组数据为例计算

T=22℃时,ρ≈997.044kg/m3

μ≈1.0×10-3Pa∙s

以管中心线为基准面,在1、2截面间列伯努利方程

P1ρ+u12+gz1=P2ρ+u22+gz2+hf

因u1=u2,z1=z2,故流体在等径管的1、2两截面间的阻力损失为

hf=∆Pρ=3.14*10001000=3.15J/kg

u=qvA=qvπ4d12=8.73600×0.0007548=3.202m/s

;

Re=duρμ=0.031×3.202×997.0440.001=98960.27

因为hf=λ∆Pρ

;

所以λ=∆Pρd1l2u2=3.15×0.0311.2×23.2022=0.01587

其他计算与此相同。

2、求离心泵的特性曲线

湍流铜管:管长L2=1.2m;管内径d2=31mm

铜管湍流

序号

qv(m3h)

∆p(kpa)

u(ms)

Re

λ

1

8.7

3.14

3.202

98960.27

0.01587

2

8.3

2.90

3.055

94410.37

0.01611

3

7.9

2.66

2.907

89860.48

0.01631

4

7.5

2.40

2.760

85310.58

0.01633

5

7.1

2.21

2.613

80760.68

0.01677

6

6.7

1.97

2.466

76210.78

0.01679

7

6.3

1.77

2.318

71660.89

0.01706

8

5.9

1.55

2.171

67110.99

0.01704

9

5.5

1.38

2.024

62561.09

0.01745

10

5.1

1.21

1.877

58011.19

0.01780

11

4.7

1.04

1.730

53461.3

0.01801

钢管湍流

序号

qv(m3h)

∆p(kpa)

u(ms)

Re

λ

1

11.1

4.65

4.085

126259.7

0.01444

2

10.5

4.20

3.864

119434.8

0.01458

3

9.9

3.78

3.643

112610

0.01476

4

9.3

3.38

3.423

105785.1

0.01495

5

8.7

3.00

3.202

98960.27

0.01517

6

8.1

2.61

2.981

92135.43

0.01522

7

7.5

2.25

2.760

85310.58

0.01530

8

6.9

1.97

2.539

78485.73

0.01583

9

6.3

1.68

2.318

71660.89

0.01620

10

5.7

1.40

2.098

64836.04

0.01649

11

5.1

1.16

1.877

58011.19

0.01706

湍流钢管:管长L3=1.2m;管内径d32=31mm

钢管层流

层流钢管:管长L1=2m;管内径d1=6mm

序号

qv(Lh)

∆p(pa)

u(ms)

Re

λ

1

40

935

0.393

2351.03

0.06084

2

36

701

0.353

2111.74

0.05631

3

32

500

0.314

1878.43

0.05083

4

28

402

0.275

1645.12

0.05338

5

24

340

0.236

1411.81

0.06145

6

20

290

0.196

1172.52

0.07547

7

16

230

0.157

939.22

0.09353

8

12

165

0.118

705.91

0.11928

9

8

116

0.079

472.60

0.18869

10

4

58

0.039

233.31

0.37737

2、离心泵的特性曲线

以第一组数据为例,n=30Hz

T=23℃时,ρ≈997.044Kg/m3

μ≈1.0×10-3Pa∙s

以水平地面为基准面,离心泵进口压力表为1-1截面,离心泵出口压力表为2-2截面,在此两截面之间列伯努利方程

P1ρg+u12g+z1+H=P2ρg+u22g+z2+Hf

因为

Hf≈0

;

所以H=

P2-P1ρg+u2-u12g+∆Z

∆Z=Z2-Z2=0.2m

;

进口直径D=50mm

;

出口直径d=40mm

u1=qvA1=qvπ4D2=15.653600×π4×0.052m/s=2.215m/s

;

u2=qvA2=qvπ4d2=15.653600×π4×0.042m/s=3.458m/s、

H=3.647mH2O

N=N电∙η电∙η传

;

η电=0.75

;

η传=0.95

N=694×0.75×0.95=494.5W

η=NtN

;

Nt=qHρg=3.647×15.65×997.044×9.81/3600W=155.26W

η=155.26494.5×100%=31.36%

序号

流量Qv(m3h)

扬程

轴功率

效率

1

15.65

3.647

494.5

31.36%

2

14.64

3.889

474.5

32.60%

3

13.65

4.440

459.6

35.83%

4

12.65

4.647

438.2

36.45%

5

11.62

4.672

419.7

35.15%

6

10.68

5.173

402.6

37.29%

7

9.66

5.439

391.2

36.49%

8

8.67

5.422

371.2

34.41%

9

7.67

5.756

347.7

34.50%

10

6.63

6.113

333.5

33.02%

11

5.62

6.197

314.9

30.04%

12

4.58

6.876

276.45

30.95%

30Hz离心泵的特性曲线

35Hz离心泵的特性曲线

序号

流量Qv(m3h)

扬程

轴功率

效率

1

18.27

5.036

749.55

33.35%

2

17.26

5.586

711.08

36.84%

3

16.24

5.833

692.55

37.16%

4

15.26

6.298

664.76

39.28%

5

14.27

6.756

645.53

40.58%

6

13.28

7.125

613.46

41.91%

7

12.27

7.394

587.10

41.99%

8

11.27

7.656

568.58

41.23%

9

10.26

8.125

540.08

41.94%

10

9.26

8.515

516.56

41.47%

11

8.26

8.684

485.93

40.11%

12

7.26

9.387

465.26

39.80%

13

6.27

9.444

446.03

36.07%

14

5.26

10.446

416.81

35.82%

15

4.43

11.455

376.20

36.65%

七、实验结果分析与讨论

1、求

λ

与Re的关系曲线

实验结果:由关系曲线可以看出,钢管层流实验中,雷诺数与摩擦阻力系数在双对数坐标中呈线性关系,摩擦阻力系数只与流动类型有关,且随雷诺数的增加而减小,而与管壁粗糙度无关;在铜管湍流与钢管湍流实验中,摩擦阻力系数随雷诺数增加而趋于一个定值,此时流体进入完全阻力平方区,摩擦阻力系数仅与管壁的相对粗糙度有关,与雷诺数的增加无关。

结果分析:实验结果基本与理论相符合,但是也存在误差,如:在钢管层流实验中,在雷诺数在1870~2000范围内,雷诺数Re增大,λ并不随Re增大而减小,反而增大。产生这种现象可能是因为在Re为1870~2000范围内时已经非常接近于湍流,导致其规律与理论出现偏差。此外,还有可能是因为设备本身存在的误差,即流量调小至一定程度时,无法保证对流量的精准调节,使结果出现误差。

减小误差的措施:a.在实验正式开始前对设备进行检查,确认设备无漏水等现象再开始实验;b.进行流量调节时,每次应以相同幅度减小c.调节好流量后,应等待3分钟,等读数稳定后再进行读数。

2、离心泵的特性曲线

实验结果:有实验数据和曲线图可以看出,扬程随流量的增加而降低,轴功率随流量的增加而升高,效率随流量的增加先升高后降低。随着转速增大,三者均增大,由实验结果可以看出,基本符合Qv'Qv=n'n、H'H=n'n2、N'N=n'n3的速度三角形关系。

结果分析:实验结果与理论规律基本符合,在转速为35Hz时结果较理想,但是在转速为30Hz时,虽然符合基本规律,但是效率明显过低。造成这种现象的主要原因是转速过低,设备存在的设备误差更大,改善方法是在较高转速下进行实验。

减小误差的方法:a.在实验正式开始前对设备进行检查,确认设备无漏水等现象再开始实验;b.进行流量调节时,每次应以相同幅度减小c.调节好流量后,应等待3分钟,等读数稳定后再进行读数。d.在转速稍高的条件下进行实验。e.读数压力表时指针摆动幅度大,应在均匀摆动时取其中间值。

六、实验思考与讨论问题

1、直管阻力产生的原因是什么?如何测定与计算?

答:流体有粘性,管壁与流体间存在摩擦阻力。用压力计测定所测流体在所测水平等径管内流动的压差,一定要水平等径,△p=ρhf就可求得直管阻力。

2、影响本实验测量准确度的原因有哪些?怎样才能测准数据?

答:管内是否混入气泡,流体流动是否稳定。排出管内气泡,改变流速后等待2~3min待流体流动稳定后记录数据。

3、水平或垂直管中,对相同直径、相同实验条件下所测出的流体的阻力损失是否相同?

答:不同,根据伯努利方程可知,垂直管高度差将影响阻力损失。

根据实验测定数据,如何确定离心泵的工作点?

答:离心泵的工作点就是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点,此时泵给出的能量与管路输送液体所消耗的能量相等。

第五篇:银镜反应实验的改进方案

清镇市第一中学 蒙庆涛

一、问题的提出:

人教版普通高中课程标准实验教科书(选修5)第57页实验3-5,是一个关于乙醛与银氨溶液发生银镜反应的实验。在做实验的过程中,学生对单质银在试管内壁沉积形成银镜的现象产生了质疑,学生提出“单质银为什么只在试管内壁上产生,而不在试管内部的溶液中产生?”

课堂上,在学生提出这一问题时,我做出的解释是:反应中生成的单质银,当有玻璃这个附着物存在时,会附着在其表面形成一层致密的单质银,同时也只有当单质银以致密的方式堆积时,才会呈现出金属光泽,若单质银是以分散的粉末状存在时,则不会具有金属光泽,这样的单质银呈现黑色。接着,我请学生再次对试管底部的现象进行了仔细地观察,学生们大都能够观察到确实在试管底部有少量的黑色沉积物。

实验结束后,从我对学生们面部表情的观察上来看,我感到学生们并没有真正地接受我在课堂上所做出的解释。

二、问题的分析:

从与学生的进一步交流中,我对学生提出的问题有了新的认识。学生在课堂上所提出的问题虽然只有一个,但是要解决好这个问题,就必须回答好以下两个方面的问题:一是,在试管内部是否也产生了单质银?二是,是否非要有附着物的存在才能形成银镜?

按常规,我们可以对试管底部的黑色物质进行如下探究实验:首先将试管底部的黑色物质进行过滤、洗涤、再过滤;然后将少许洗涤干净的黑色物质装入一支洁净的试管中,再加入浓硝酸进行溶解;然后再在所得的溶液中加入氯化钠溶液,观察现象。最后通过对现象中是否有白色沉淀的产生,来判断沉积在试管底部的黑色物质是否为单质银。 但是,按照以上实验操做下来,只能够解决关于在试管内部的溶液中是否能产生了单质银沉淀,而回答不了是否非要有附着物的存在才能形成银镜的问题,同时,由于以上实验需要使用到浓硝酸,还会带来环境污染和不安全因素。那么,能否设计一个更为简洁、方便和安全的对照实验,来同时解决好以上两个方面的问题呢?

三、问题的解决:

对照实验指的是:在进行某种试验以阐明一定因素对一个对象的影响和处理效应时,除了对试验所要求研究的因素操作处理外,其他因素都要保持一致,并把试验的结果进行比较。

根据对照实验设计原理的要求,我对本实验做了如下新的设计:

(一)、首先在一支洁净的试管里加入1mL2%的AgNO3溶液,然后边振荡试管边逐滴滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止,再滴入3滴乙醛,振荡后把试管放在热水浴中温热(如图一所示)。

(二)、再另取一支洁净的试管,在试管里同样加入1mL2%的AgNO3溶液,然后边振荡试管边逐滴滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止,再滴入3滴乙醛,振荡后向试管内插入一根玻璃棒,再把插有玻璃棒的试管一起放在热水浴中温热(如图二所示)。

根据以上实验设计,我利用课余时间组织学生进行了实际操作。当试管在热水浴中温热了一段时间以后,我们观察到了这样的现象:在图一实验中,试管内壁产生了银镜;在图二实验中,除了在试管内壁产生了银镜外,在玻璃棒外壁也产生了银镜。 实验过程中,通过没有装有玻璃棒的试管内壁形成的银镜与装有玻璃棒的试管中玻璃棒表面形成的银镜作为对照,从而可以证明在试管内部的溶液中也产生了单质银;通过装有玻璃棒的试管内壁形成的银镜与玻璃棒表面形成的银镜作为对照,从而证明反应中生成的单质银当有玻璃这一附着物存在时,会附着在其表面形成一层致密的单质银,从而呈现出金属光泽。

由于本对照实验现象明显,对照效果好,学生在进行课外实验探究后,都能很顺利地获得这一实验结论,这与通过使用浓硝酸溶解后,再加入氯化钠检验的方法相比,说理更加透彻,还节约了实验药品,排除了实验中的不安全因素。

2013-09-23 人教网

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