化学反应的计算机模拟.pdf资源-CSDN文库

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专业化学年级、班级

课程名称综合化学实验实验项目化学反应的计算机模拟

试验时间 2012 年 4 月 20 日课程密码 46186

实验指导老师郑盛润老师实验评分

1 实验目的

①了解设计和制作计算机软件来模拟化学反应实验，从而替代危险、造成严

重污染的实验以及减少成本昂贵实验的次数，丰富计算机在化学中的应用知识。

②掌握使用计算机模拟添加二茂铁的柴油燃烧反应过程的软件操作方法。

③学会通过所获数据对结果进行处理，得出结论。

2 发展概述

现代计算机技术的飞速发展，令人鼓舞，计算机与网络技术的应用渗透到了

各个学科领域，过去比较危险的或污染环境的实验研究，现在都可以通过计算机

模拟来替代。如危险的普通爆炸试验和造成严重污染的和爆炸试验，现在都是用

计算机模拟进行。化学也不例外。化学反应是千变万化，但新近的计算机技术，

也可对部分化学反应进行模拟监控。通过检测反应过程中的一些物理化学数据

（如电导、 pH 值、温度、流变性能等）的变化。经计算机处理，从而达到计算

机模拟和操控化学反应的目的，以及对一些物质极端状态下的物理化学性能表征

和环境污染下所造成的危害预测。这些计算机技术已经在许多化学化工和环境领

域得到实际应用。

目前，大学化学实验教学中也有许多实验室危险性高、对环境造成污染或实

验成本昂贵。因此，许多对化学原理与实验技术的掌握起重要作用的实验由于上

述原因不得不放弃开设，而现代计算机技术使人们模拟这些化学实验成为可能。

要实现这一目标，就是设计和制作计算机软件使人们模拟这些化学实验成为可

能。要实现这一目标，就是设计和制作计算机软件来模拟化学反应实验，从而替

代危险、造成严重污染的实验以及减少成本昂贵实验的次数并提供网上化学实验

的教学资源。

本实验是利用计算机辅助化学实验系统，采集在柴油中加入二茂铁后，柴油

在燃烧过程中的化学反应热力学与动力学数据作为数据库。应用上述数据，来模

拟与研究二茂铁作为添加剂对柴油燃烧效率的影响规律。

3 实验内容

3.1 实验原理

3.1.1 数据的采集

二茂铁作为柴油的添加剂，其本身并不燃烧，而是起到助燃作用。在柴油完

全燃烧的条件下，测量同样重量的柴油在加入二茂铁和未加入二茂铁时燃烧前后

温度随时间的变化值，通过计算△ T/ △t ，即可研究二茂铁对柴油燃烧速率的影

响规律。对于不完全燃烧条件下，二茂铁对柴油燃烧的影响可从燃烧速率（△

T/ △t ），燃烧效率（△ T/m）以及燃烧后 C渣的重量和尾气成分的变化三个方面

进行研究。

对于完全燃烧，应用实验 3 的测试方法，在 0.8g 的柴油中加入不同量的二

茂铁，形成系列不同配比的二茂铁 - 柴油混合体系。利用 CACE系统采集已知重量

的不同配比的二茂铁 - 柴油混合体系在燃烧过程中温度随时间的变化， CACE系统

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