密闭空间里以压强为动力能否实现永动机?

在发明家罗杰·索耶(Roger Sawyer)2000年第一次发表他的微波相对论引擎(EmDrive) 概念时,所有人都嘲笑他的异想天开。由NASA为首的众多科学团队纷纷声称这种真空等离子推动器是违背物理原则的。但是现在,空间站已经开始着手研究这种不需要燃料的推动器。曾经一度被认为是“不可能”的东西,现在重新进入到科学家的实验室。 这项发现将会成为人类通往外太空之路的重大突破。因为根据此原理,不但可以减小卫星的体积,还将大大缩减开支。而且其工作引擎EmDrive,构造相当简单。 它的工作原理是微波转换并推进到内部的一个密封室内,以此提供能量。而太阳能可以提供电力转换成微波,也就是说推,进器将不再需要供给。这项具有重大意义的发现表示,现有的卫星可以不再携带燃料,因此可以减少至少一半的体积。而人类的太空之旅也将会走得更远。 据悉,当罗杰首次与概念机亮相时,受到了几乎全场人的嘲笑。但这一切,却吸引了来自中国的科学家团队的注意......

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2、微波光子雷达关键技术雷达是通过发射电磁波并接收回波来探测目标位置、速度和特性的系统,一般由中控设备、发射机、接收机等组成,基本原理如图14所示。波形发生器产生的雷达波形与本振信号混频至所需波段,通过波束形成网络实现发射波束的空间指向控制,经由阵列天线辐射到空间。接收时,接收到的信号经过分发、切换

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微波是一种波长极短的电磁波,它和无线电波、红外线、可见光一样,都属于电磁波,微波的频率范围从300MHz到300KMHz,即波长从1毫米到1米的范围。微波加热的原理:微波加热就是将微波作为一种能源来加以利用,当微波与物质分子相互作用,产生分子极化、取向、摩擦、碰撞、吸收微波能而产生热效应,这种加热方

北京时间11月27日夜,嫦娥一号卫星搭载的微波探测仪开始工作。 “一切都很顺利!” “利用微波遥感手段对月球进行探测,这在世界上是第一次;提出探测月壤厚度的科学目标也是世界首次。” 承担该项探测任务的嫦娥一号卫星有效载荷微波探测仪,由中国科学院空间科学与应用研究中心设计

微波提取原理:   微波提取是利用微波能来提高提取率的一种zui新发展起来的新技术。它的原理在学术界有许多不同的描述,其zui基本的理论还是以微波穿透性加热的原理为基础,即微波对物料为立体加热,而常规方法大多为平面加热。微波场中,各种物料吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体

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微波化学反应器的工作原理  微波是一种高频率的电磁波,其本身并不产生热。自然界的微波因为分散不集中,故不能作为一种能源,而利用的磁控管则可将电能转变为微波,以每秒2450MHz的振荡频率穿透介质,当介质有合适的介电常数和介质耗损时,便会在交变得电磁场中发生高频振荡,使能量在介质内

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微波消解仪微波化学污水处理技术存在“争议”微波化学污水处理技术的基础是“极性分子理论”。外加微波场可使这些极性分子因趋向作用而发生频率极高的振荡运动,消耗能量而发热。在微波场中物质的吸波与否和吸波强弱,与该物质的电性质有关。实验证明,在单位体积的物质内被吸收的微波功率Pa,与电场强度E、物质的损耗角

很多人都知道微波是一种电磁波,频率在300MHz—300GHz,即波长在100cm至1mm范围内的电磁波,也就是说波长在远红外线与无线电波之间。微波消解仪是一种常用的样品前处理设备,主要用于重金属元素及有害元素检测,如铬、镉、汞、砷、铅等。微波消解的特点* 立体环绕加热,均匀性好;特殊保温材料,节能

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2.3 信道化接收与混频微波光子信道化接收机在光域将宽带的接收信号分割到多个窄带的处理信道中,然后对每个窄带信道中的接收信号进行光电探测和信号处理。相比传统信道化接收机,微波光子信道化具有较强的抗电磁干扰能力、较大的承载带宽和瞬时带宽、极低的传输损耗等显著优势。而且信道化本质上是1个多通道并行处理系

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液相微萃取(LPME) LPME技术具有操作简便、快捷、成本低廉、易与色谱系统联用等优点。近年来,作为一种新型的样品前处理技术,已经引起药物分析领域研究人员的注意。 室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquids),是指在室温或室温附近温度下呈液态的仅由

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[体系]作为研究对象的一定物质或空间所组成的整体.也称系统.体系以外的其他物质或空间则称作环境.例如研究硝酸银和氯化钠在水溶液中的反应.含有这两种物质的水溶液就是体系.而盛溶液的烧杯.溶液上方的空气等就是环境.热力学体系可分三种:孤立体系.封闭体系.敞开体系. [环境]指所研究的物质体系以外的其它部分.关于生态环境详见“环境部分 . [敞开体系]体系与环境之间既有物质交换.又有能量交换. [封闭体系]体系与环境之间没有物质交换.只有能量交换. [孤立体系]体系与环境之间既没有物质交换.又没有能量交换. [状态]即体系的状态.在热力学中用体系的性质来规定其状态.决定体系状态的性质有温度.压力.体积.组成等.比如当研究的对象是一定量的纯净气体时.温度和压力一定时.体系的状态就定了. [状态函数]用于规定体系的热力学状态的宏观性质.如体积.温度.压力.物质的量等都叫做状态函数.状态函数的变化只取决于体系的始态和终态.而与变化的途径无关. [压力]物理学中压强的概念.在化学热力学中常称作压力.单位是帕斯卡(Pa).压力为1Pa的含义是:1平方米面积上受到的垂直作用力为1牛顿(1Pa=1Nm-2). [压强]见压力条. [理想气体]忽略了分子本身的体积和分子间作用力的气体.这种气体是不存在的.这只是一种理想状态.当真实气体处在较高的温度和较低的压力的状态下可近似地看成是理想气体. [理想气体状态方程]即PV=nRT.式中P为气体压力.V为气体体积.n为气体的摩尔数.R为气体常数.T为热力学温度. [气态方程]见理想气体状态方程条. [气体常数]理想气体状态方程中的一个常数.常用R表示.R=8.314J·mol-1·K-1. [广度性质]也叫容量性质.是体系宏观性质的一类.广度性质的数值与体系中物质的数量成正比.例如体积.质量.内能等. [强度性质]体系的宏观性质的另一类.其数值与体系中物质的数量无关.仅由体系本身的性质决定.没有加和性.整个体系的强度性质与体系各个部分的强度性质的数值都相同.例如温度.密度.比热.气体压强等. [等温过程]在保持温度不变的情况下(指体系的始态温度与终态温度相同).体系所进行的各种化学或物理的过程.在这种过程中体系和环境间可能有热和功的交换. [等压过程]在恒定压力下(指体系的始态压力与终态压力相同.并等于环境的压力).体系所进行的各种化学或物理的过程.在这种过程中体系和环境可能有热量和功的交换. [等容过程]在保持体积不变的情况下.体系所进行的各种化学或物理的过程.在这种过程中.体系和环境间.可能有热量的交换. [绝热过程]在体系跟环境间没有热量交换的情况下.体系所进行的各种化学或物理过程.例如在有良好的绝热壁的容器内发生的化学反应.可认为是个绝热过程.另外.某些过程进行极迅速.来不及和环境进行热交换.如气体向真空膨胀.也可视为绝热过程. [热力学可逆过程]对体系发生变化时所进行的过程.能通过原来过程的反方向变化而使体系回复到原来状态.同时在环境中没有留下任何永久性变化的过程.称为热力学可逆过程.在这过程进行中的每一瞬间.体系和环境都非常接近于平衡态.在等温的可逆过程中.体系对环境所作的功为最大功.环境对体系所做的功为最小功.可逆过程是一种理想的极限过程.有些实际过程.例如液体在气-液平衡下等温蒸发,原电池在外加电压接近或等于原电池电动势的情况下放电或充电的过程等.都可以近似看成可逆过程. [热力学温标]又称绝对温标或开氏温标.是最基本的温度标定方法.热力学温度用符号T表示.其单位是K.是国际单位制(SI)的基本单位之一.热力学温标的1度是水的三相点热力学温度的1/273.16. [绝对温标]见热力学温标条. [开氏温标]见热力学温标条. [摄氏温标]规定在101325帕斯卡下水的冰点为0度.沸点为100度.中间分100等分.每等分代表1度.摄氏温标的符号为t.单位是摄氏度用℃表示.水的三相点温度为0.01℃. [焦耳]是能量的单位.是SI的导出单位.用“J 表示.1J=1N·m. [内能]体系的内能就是体系内部所包含的一切能量.它包括体系内分子运动的动能.分子间相互作用的位能.以及分子内各种粒子所具有的能量.但体系本身的动能和位能不包括在内.内能是体系本身的性质.仅决定于体系的状态.在一定的状态下.体系的内能应有一定值.内能是体系的状态函数.内能的绝对值现在还无法测量.然而对热力学来说.重要的不是内能的绝对值而是内能的变化值.这是可以用实验测量的. [焓]体系的状态函数.用符号H表示.焓的定义式是:H=U+pV.U是体系的内能.p是体系压力.V是体积.在一定状态下.体系的焓应有一定值.但现在无法测定焓的绝对值.对热力学来说重要的是焓的变化值.这是可以通过实验测量的. [焓变]体系终态的焓的改变量.用△H表示.△H=H2-H1. [热效应]体系在一定温度下发生物理或化学变化时(在变化过程中只做膨胀功而不做其它功).所放出或吸收的热量.化学反应中的热效应又称反应热.根据化学热力学的分析.恒压下的反应热等于体系的焓变:△H=Qp.△H=反应物. [放热反应]放出热量的化学反应叫放热反应.在等温等压条件下.放热反应的焓变为负值.△H<0. [吸热反应]吸收热量的化学反应叫吸热反应.在等温等压条件下.吸热反应的焓变为正值.△H>0. [反应热]见热效应条. [中和热]在稀溶液中酸碱中和生成1摩尔水的反应热.一元强酸与强碱的中和热约为57千焦.与酸碱种类无关.因为这实际上是1摩尔H+与1摩尔OH-反应生成1摩尔H2O的反应热.弱酸.弱碱以及多元酸碱的中和热.因有电离热的影响.不是定值. [生成热]在热力学标准态下.由稳定单质生成1摩尔化合物时的反应热.叫标准生成热.简称生成热.根据热力学规定.在所有温度下稳定单质的生成热为零.这样化合物的生成热就可通过实验测定. [燃烧热]指1摩尔纯物质完全燃烧.生成稳定的氧化物时的反应热. [盖斯定律]1840年.盖斯在大量实验的基础上提出:“在等容或等压条件下.一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成.其热效应总是相同的. 也就是说.在等容或等压条件下.反应热只与反应的始态和终态有关.而为反应的途径无关.盖斯定律的提出奠定了热化学的基础.它的重要意义在于可根据已经准确测定的反应热来计算难于测量的反应热的热效应. [升华热]由1摩尔固态物质生成气态分子或原子所需要的热量.如1摩尔固态金属钠升华成气态钠原子.升华热为108.37kJ·mol-1. [气化热]在温度不变的条件下.单位质量的液体转化为气体时所吸收的热量.如100℃时水的气化热为2253千焦/千克.当在温度不变的条件下.1摩尔液体转化为气体时所吸收的热量.则是该液体的摩尔气化热.如100℃时.水的摩尔气化热为40.55千焦/摩尔. [溶解热]指1摩尔物质在25℃.101325Pa下形成无限稀的溶液(溶液稀到再加溶剂时无热效应)时的热效应.常用∞aq表示大量水或无限稀的溶液.1摩尔HCl气体的溶解热为: HCl(g)+∞aq=HCl·∞aq △H=-75.4千焦 [有用功]指非膨胀功.体系在发生变化的过程中.除膨胀功以外的其它功叫有用功.例如电池在恒温恒压下放电.所做的电功即有用功.而电池中的物质由于化学反应而引起体积变化所做的功叫膨胀功. [熵]体系的状态函数.是体系内部质点混乱程度的量度.常用S表示.当体系内质点的聚集状态发生改变时.其熵值就会改变.体系终态熵值(SB)与体系始态熵值(SA)之差为体系的熵变.用△S表示.△S=SB-SA.当体系的状态改变时.体系的熵变等于由始态到终态的任一可逆过程的热温商之和.其数学表达式为: 化学反应的熵变等于生成物的熵值与反应物的熵值之差.△S=反应物. [熵变]见熵条. [熵增大原理]见热力学第二定律(3)条. [自由能]体系的状态函数.常用符号G表示.G=H-TS.自由能也称自由焓或吉氏函数.体系的自由能改变△G.为体系终态的自由能与始态的自由能之差.在等温等压条件下.体系的自由能减少等于体系所做的最大有用功.对等温等压条件下发生的化学反应.可以根据反应的自由能变[△G=(ΣG)产物-(ΣG)反应物].判断反应能否自发进行:当△G<0.反应发生时会放出自由能.可被利用来对环境做有用功.这个反应就能自发进行,当△G>0.必须由环境提供有用功反应才能发生.这个反应就是非自发的,当△G=0.则反应体系处于平衡状态. [自由焓]见自由能条. [吉氏函数]见自由能条. [功函]体系的状态函数.常用符号F表示.F=U-TS.功函又称赫氏函数.在等温等容的条件下.体系功函的减少等于体系所做的最大有用功. [赫氏函数]见功函条. [热力学第零定律]两个热力学体系中每一个都和第三个热力学体系处于热平衡.那么它们彼此也必然处于热平衡.这就是热力学第零定律. [热力学第一定律]即能量守恒和转换定律.可以这样表述: ⑴不供给能量而可连续不断产生能量的机器叫第一类永动机.第一类永动机是不可能存在的. ⑵在体系状态变化过程中.它的内能改变等于在这个过程中所做的功和所传递的热量的总和. 当某体系的状态改变时.假设体系吸收的热量为Q焦耳.同时对环境做了W焦耳的功.根据热力学第一定律.应有下面的公式:△U=Q-W. [热力学第二定律]是热力学的基本定律之一.有多种表述方式: ⑴热量总是从高温物体传到低温物体.不能自发地进行相反的传递. ⑵功可以全部转化为热.但任何热机不能全部地.连续地把所获得的热量转变为功. ⑶在任何自发过程中.体系和环境的总熵值是增加的. 热力学第二定律所要解决的中心问题是自发过程的方向和限度. [热力学第三定律]当体系的热力学温度趋于零时.混乱度为最小.此时体系的熵值也趋于零.也可以说.在绝对零度时.任何纯物质的完美晶体的熵值都等于零.有了热力学第三定律.从原理上说.纯物质的绝对熵值的求算问题就可以认为是解决了. [分压]即分压力.恒温时混和气体中某组分气体单独占有与混和气相同的体积时.对容器所产生的压力.混和气的总压就等于各组分气体的分压之和. [道尔顿分压定律]1807年由道尔顿首先提出.内容是:混和气体的总压力等于各组分气体的分压力之和.由此可进一步得出:某组分气体分压的大小和它在混和气中的体积分数成正比.等于混和气体的总压乘以该组分的摩尔分数.这个定律的数学表达式为: P总=P1+P2+P3+-+Pi Pi=p总Xi (Pi为某组分的分压.Xi为该组分的摩尔分数). [物态]当大量的微观粒子在一定的温度和压力下相互集聚为一种稳定的结构状态时.叫做物质的一种状态.简称物态.若只从物体的宏观特征看.物质有三态.即固态.液态.气态. [相]体系中具有相同组成.物理性质和化学性质完全均匀的部分.相与相之间存在着界面.越过此界面.性质就有一个突变.不仅限于固.液.气三相之间.两种不同结晶的晶体.虽都是固体.也是两个相. [相律]在平衡体系中.联系体系内相数.自由度数(f)及影响物质性质的外界因素(如温度.压力.重力场.磁场.表面能等)之间关系的规律.若只考虑温度和压力.而不考虑其它因素的影响.平衡体系中相数.组分数和自由度之间的关系为: f=K-Φ+2 由上式可以看出.体系每增加一个组分数.则体系的自由度数就增加一个,如果体系增加了一个相数.则自由度就要减少一个. [自由度]欲表明一体系在某状态时的强度性质所必需的独立变量数.称为该体系的自由度.例如.要表明一定量水所处的状态.需要指定水所处的温度和压力,若只指定温度时.则水的状态还不能确定.当指定了温度和压力.则水的状态就确定了.不能再任意指定其它性质.由此可知.当体系中只有水存在时.体系的自由度等于2.在一定范围内.同时改变温度和压力这两个因素.仍能保持水的液相而不产生新相. [相图]当体系中有多相存在时.把体系的相平衡规律用几何图形展现出来就成为相图.它能直观地表明体系的状态与温度.压力.组成的关系. 下图为水的相图.图中OA线是液-气平衡线.OB线是固-汽平衡线.OC线是固-液平衡线.O点是冰-水-气三相平衡的三相点.此单组分体系相图上.有三个单相面.三条两相平衡线.一个三相点.与相律完全一致. [相变]在某一体系中.各相之间的相互转变称作相变.例如.物质的气.液.固三态间的转变,固态物质的不同晶型间转变等. [相平衡]指在某一体系中.由两个相或多个相形成的平衡状态. [均相体系]又称单相体系.即只有一个相的体系.如二氧化氮NO2和四氧化二氮N2O4两种气体共存的体系. [单相体系]见均相体系条. [均相反应]参加化学反应的物质都在同一相中.这种反应叫均相反应.此类反应又称单相反应. [均相平衡]又称单相平衡.指某一体系中由一个相组成的平衡状态.就是在一个相-气相组成的平衡.例如.合成氨的反应:N2(气)+3H2(气)2NH3(气) [单相平衡]见均相平衡条. [多相体系]又称非均相系.指含有两个或多个相的体系. [非均相体系]见多相体系条. [多相反应]参加化学反应的物质不是在同一相中.这种反应叫多相反应.例如.在固体催化剂表面进行的反应,金属固体在酸溶液中发生的反应等.此类反应又称非均相反应. [多相平衡]又称非均相平衡.某一体系中由两个或多个相组成的平衡状态.例如.由冰.水.水蒸气形成的多相物理平衡,又如在封闭容器中碳酸钙受热分解可形成多相物理平衡: [三相点]指单组分体系中三相处于平衡共存时的温度和压力.在单组分体系中最多只能三相共存.这在相图中为一个点.例如.固相的冰.液相的水和气相的水蒸气三相平衡共存在温度为0.01℃.压力为610帕.这就是水的三相点. [恒沸混和物]又称共沸混和物.若某二组分溶液的组成与其蒸气的组成相同.在此浓度的溶液用分馏方法分离出纯组分是不可能的.这种溶液与一般溶液不同.由开始沸腾到蒸发终了.蒸气的组分与溶液的组成始终相同.其沸点不变.这种溶液称为恒沸混和物. [共沸混和物]见恒沸混和物条. [最低恒沸点]当恒沸混和物的沸点低于任一纯组分的沸点时.称为“最低恒沸点 . [最高恒沸点]当恒沸混和物的沸点高于任一纯组分的沸点时.称为“最高恒沸点 . [低共熔物]又称低共熔混和物.两种或两种以上的物质组成的熔体.当其组成达到一定值时.可在一最低凝固温度.以比较均匀的形式共同析出固体.该固体若加热.仍在此最低温度共同熔融成熔体.该固体称低共熔物.此温度称低共熔点. [低共熔混和物]见低共熔物条. [低共熔点]见底共熔物条. [饱和蒸气压]在一定温度下.在密闭容器中.当液体的蒸发速度与蒸气的凝聚速度相等时.液体和它的蒸气处于平衡状态.该液态平衡的蒸气称为饱和蒸气.饱和蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压.饱和蒸气压简称蒸气压.是所有液体和某些固体的特有性质. [蒸气压]见饱和蒸气压条. [蒸气压降低]在一定温度下.溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压.对难挥发非电解质的稀溶液.蒸气压降低的数值只与溶液中溶质的摩尔分数有关.而与溶质的本性无关.溶液浓度越大.蒸气压下降的数值就越大.由于溶液蒸气压降低导致溶液的沸点高于纯溶剂的沸点. [沸点升高]溶液蒸气压的下降导致了溶液沸点的升高.溶液沸点升高的程度只与溶液的浓度有关.难挥发非电解质稀溶液的沸点升高数值和溶液的质量摩尔浓度成正比.可用公式表示:△Tb=Kbm.式中△Tb是沸点上升的度数.Kb是溶剂的沸点上升常数.m是溶液的质量摩尔浓度. [凝固点]晶体物质凝固时的温度.即该物质的液态和固态平衡共存时的温度.凝固点决定于晶体的种类和所受的压强.在一定压力下.任何晶体的凝固点和它的熔点相同.而非晶体则无一定的凝固点. [冰点]即水的凝固点.冰点与压力的大小有关.在101325帕斯卡的压力下.冰点为273.15K.水的冰点随外压增大而降低. [凝固点降低]溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点的性质.溶液凝固点降低的程度只与溶液的浓度有关.而与溶质的本性无关.可用公式表示:△Tf=Kfm.式中△Tf是凝固点降低的度数.Kf是溶剂的凝固点降低常数.m是溶液的质量摩尔浓度. [渗透压]当溶液与纯溶剂用半透膜隔开时.溶剂分子能通过半透膜从纯溶剂一边进入溶液.或从稀溶液一边进入浓溶液.这种现象叫渗透现象.在溶液与纯溶剂组成的体系中.欲阻止渗透现象发生.必须增大溶液的压力.刚刚足以阻止渗透过程进行所外加的压力叫渗透压.对于非电解质稀溶液来说.溶液的渗透压与溶液的浓度成正比.而与溶质的本性无关.渗透压的计算公式为:π=RTC.式中π为溶液渗透压.R为气体常数.T为绝对温度.C为溶液的摩尔浓度. [拉乌尔定律]1887年由拉乌尔提出.内容是:在一定温度下.稀溶液中溶剂的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶剂的摩尔分数.可用公式表示: pA=p0AxA 式中pA代表稀溶液中溶剂的饱和蒸气压.p0A代表纯溶剂的饱和蒸气压.xA代表溶液中溶剂的摩尔分数. [亨利定律]1803年由亨利指出.内容是:在一定温度下.当液面上的一种气体与溶液中所溶解的该气体达到平衡时.气体的平衡分压与被溶解的气体在溶液中的浓度成正比.可用公式表示: p=Kxx 式中p为所溶解的气体在溶液液面上的平衡分压.Kx为比例常数.x为溶液中溶解的气体的摩尔分数.如果气体在溶液中的浓度以质量摩尔浓度表示.则亨利定律相应的数学表达式为: p=Kmm p=KCC 应注意以上三个式子中Kx≠Km≠Kc.亨利定律适用于稀溶液和气体分压不太大.且溶质在气相中和溶液中分子状态相同的情况. [摩尔热容]使1摩尔物质温度升高1度所需要的热量.是该物质的摩尔热容.摩尔热容的单位是焦耳每摩尔开尔文.记作焦/摩·开.国际通用符号是J·mol-1·K-1. [热力学标准态]化学热力学中.为计算各种物系的热力学函数而规定的特定状态.简称标准状态.指在一定温度下[一般是25℃].纯净物质处于101325帕斯卡时.若是多组分体系.所指定的组分活度应等于1.气体物质的分压应等于101325帕斯卡时的状态. [标准状态]见热力学标准态条. [化学平衡]可逆反应中正.逆反应速度相等.在温度和压力不变的情况下.反应物和生成物的浓度不再随时间而改态的状态.化学平衡是动态平衡.它受温度.压力和浓度的影响. [化学平衡常数]系在一定温度下.可逆反应达到化学平衡状态时.生成物浓度的反应系数次幂的乘积与反应物浓度的反应系数次幂的乘积之比值.这个比值在一定温度下是个定值.例如对可逆反应: 用浓度表示的平衡常数为: 式中[A].[B].[C].[D]代表平衡体系中各组分的浓度. 也可用各组分的摩尔分数计算平衡常数.以Kx表示: 对于有气体参加和生成的反应.也可用各组分的分压计算平衡常数.以Kp表示: 以上三种平衡常数可以进行如下换算: 式中R为气体常数.T为绝对温度.p为体系总压.△n=. [勒沙特列原理]又称平衡移动原理.1887年由法国化学家勒沙特列提出.其内容是:如果改变影响平衡的一个条件.平衡就向能够减弱这种改变的方向移动.比如.在温度.压力不变的条件下增加反应物的浓度或减少生成物的浓度.平衡朝正反应方向移动,在温度不变的情况下.对反应前后分子数有变化的气体反应.增大压力.平衡朝分子数减少的方向移动,在其它条件不变时.升高温度.平衡就朝吸热反应方向移动.勒沙特列原理在生产上有广泛的应用.利用这一原理选择适当的反应条件.可以提高产率.降低成本. [范特荷甫等温方程]又称化学反应等温方程式.由荷兰物理化学家范特荷甫提出.假设有一理想气体的化学反应是: 此体系的自由能变为: 式中P代表该反应达到化学平衡状态时体系中各组分的分压.Kp代表平衡常数,而p′代表任意状态时反应体系中各组分的分压.Qp不是平衡常数.为区别起见.称Qp为“分压商 .用范特荷甫等温方程式可以判断在一定条件下.某化学反应进行的方向和限度.在等温等压除膨胀功不做其它功的情况下: 当Qp<Kp时.△G<0.正反应能自发进行. 当Qp>Kp时.△G>0.正反应不能自发进行.而逆反应能自发进行. 当Qp=Kp时.△G=0.反应达到平衡状态. 若反应体系中的气体不遵守理想气体规律.则应当用逸度(f)来代替压力.则化学反应等温方程式为: [玻恩-哈伯循环法]由玻恩提出的求某一过程能量变化的方法.此法建立在热力学第一定律的基础上.根据某过程总的能量变化等于各个分过程能量变化的总和的原理.把某个变化过程设计成由若干个分过成组成的热力学循环.即玻恩-哈伯循环.这样.就可以根据已知的一些能量变化求出其中某一过程的能量变化.以求NaCl的晶格能为例.设计出生成氯化钠晶体的热力学循环: [晶格能]在298.15K和101325Pa下.由相互分离的气态阳离子和气态阴离子.生成1摩尔离子晶体时所释放的能量.晶格能可以衡量离子晶体中离子键的强弱和晶体的热稳定性.晶格能可以通过热化学实验间接测定.还可以通过热化学循环计算以及根据静电吸引理论计算. [转化率]某反应体系达到化学平衡状态时.其中某个指定反应物的转化率是该物质在达到平衡时已转化的量占反应起始时该物质总量的百分率.可用下式进行计算: (式中“量 可用质量.也可用物质的量.) 【】

题目列表(包括答案和解析)

某兴趣小组,对物质A的组成和性质,进行了如下系列研究:
实验1:对A的溶液进行了焰色反应;现象:火焰呈绿色.
实验2:从A的溶液中获取固体A.
实验3:加热干燥的固体A9.4g,出现大量的红棕色气体,经处理集得不溶于水的气体0.56L(标况下),且该气体能使带火星的木条复燃,残留黑色固体4.0g.
实验4:用酒精喷灯再对黑色固体加热,待固体完全变红,又集得能使带火星的木条复燃的气体0.28L(标况下).
资料:①氧化亚铜属碱性氧化物,在酸性介质中能发生自身氧化还原反应;在空气中灼烧会转化为黑色固体,而在高温下较为稳定.②酒精灯的火焰温度一般在400-500℃;酒精喷灯的火焰温度一般在1000℃左右;
根据题中信息,回答下列问题:
(1)实验1中进行焰色反应实验时,一次完整的操作次序为

实验中所需主要的仪器有:铁架台(附铁圈)、

蒸发皿、烧杯、玻璃棒、漏斗

蒸发皿、烧杯、玻璃棒、漏斗

集得不溶于水的气体0.56L,这里的“经处理”是将气体通过

碱石灰(或固体氢氧化钠)

碱石灰(或固体氢氧化钠)

,然后用排水法收集气体.
(4)写出实验3中的分解反应式:

(5)写出实验4中的分解反应式:

(6)实验4中红色固体为纯净物,化学式可以通过计算来确定,也可以通过实验来进一步确定,请设计一个简单的实验确定方案,并写出所发生的反应式.

取红色固体加足量稀硫酸,溶液变蓝且仍有红色固体,可确定原固体为Cu2O;Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O.或取一定量的红色固体,在空气中充分灼烧,根据灼烧前后固体质量变化来确定;

取红色固体加足量稀硫酸,溶液变蓝且仍有红色固体,可确定原固体为Cu2O;Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O.或取一定量的红色固体,在空气中充分灼烧,根据灼烧前后固体质量变化来确定;

铅是一种重金属,相对原子质量为207°铅和铅的化合物有很多用途,如蓄电池等,但铅类化合物大多有毒,燃煤厂、金属冶炼厂等都是主要的铅污染源。铅一旦进入人体会累积,对人脑、肾脏和造血功能有损害。为了了解环境中的铅污染问题,小红等同学进行了如下的研究。
(1)小红查阅到下图资料,图中记录了离某公路不同距离处种植的卷心菜中铅的含量。 

由图推测:卷心菜内里叶片的铅可能直接来于__________,造成卷心菜外围叶片含铅量不同的重要原因___________。
(2)在阅读资料时,小红又发现,儿童从空气中吸入的铅量是成人吸入量的1.6~ 1.7倍。为了探讨这个现象,她展开了如下的研究。利用所学知识完成以下填空。
②通过取样分析,得到了以下实验数据:

分析以上实验数据,可以得出的结果是__________,造成此结果的原因可能是___________。
(3)在走访调查中,小红观察到某乡镇颜料厂排出的废水带有颜色,经鉴定含有铅。为了测定废水中铅的浓度,她设计了如下实验步骤:
①步骤中过滤需要的玻璃仪器是______、______和玻璃棒。
②步骤中a操作称为_______,缺少此操作,测得结果______ (填“偏离”“偏低”或“无影响”)。
(4)通过研究,小红提出了一系列降低铅对环境污染的建议,下列建议中不恰当的是____。
C.倡导使用铅蓄电池作动力的电动车
D.燃煤电厂、金属冶炼厂的废气经除尘后排放

铅是一种重金属,相对原子质量为207。铅和铅的化合物有很多用途,如:制造颜料、蓄电池等。但铅类化合物大多有毒,燃煤电厂、金属冶炼厂等都是主要的铅污染源。铅一旦进入人体会累积,对人脑、肾脏和造血功能都有损害。为了了解环境中的铅污染问题,小红同学进行了以下的研究。

1.小红查阅到下图资料,图中记录了离某公路不同距离处种植的卷心菜中铅的含量。由该图推测:卷心菜内里叶片的铅可能直接来自于__________,造成卷心菜外围叶片含铅量不同的原因主要是_______________________________________________。

2.在查阅资料时,小红又发现,儿童从空气中吸入的铅量约是成人吸入量的1.6~1.7倍。为了探讨这个现象,她展开了如下研究。利用所学知识完成以下填空。

(2)通过取样分析,得到了以下实验数据:

3.在走访调查中,小红观察到某乡镇颜料厂排出的废水带有颜色,经鉴定含有铅。为了测定废水中铅的浓度,她设计了如下实验步骤:

(2)步骤中a操作称为__________,缺少此操作,测定结果__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

4.通过研究,小红提出了一系列降低铅对环境污染的建议。下列建议中不恰当的是(    )

C.倡导使用铅蓄电池作动力的电动车

D.燃煤电厂、金属冶炼厂的废气经除尘后排放

铅是一种重金属,相对原子质量为207。铅和铅的化合物有很多用途,如:制造颜料、蓄电池等。但铅类化合物大多有毒,燃煤电厂、金属冶炼厂等都是主要的铅污染源。铅一旦进入人体会累积,对人脑、肾脏和造血功能都有损害。为了了解环境中的铅污染问题,小红同学进行了以下的研究。

1.小红查阅到下图资料,图中记录了离某公路不同距离处种植的卷心菜中铅的含量。由该图推测:卷心菜内里叶片的铅可能直接来自于__________,造成卷心菜外围叶片含铅量不同的原因主要是_______________________________________________。

2.在查阅资料时,小红又发现,儿童从空气中吸入的铅量约是成人吸入量的1.6~1.7倍。为了探讨这个现象,她展开了如下研究。利用所学知识完成以下填空。

(2)通过取样分析,得到了以下实验数据:

3.在走访调查中,小红观察到某乡镇颜料厂排出的废水带有颜色,经鉴定含有铅。为了测定废水中铅的浓度,她设计了如下实验步骤:

(2)步骤中a操作称为__________,缺少此操作,测定结果__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

4.通过研究,小红提出了一系列降低铅对环境污染的建议。下列建议中不恰当的是(    )

C.倡导使用铅蓄电池作动力的电动车

D.燃煤电厂、金属冶炼厂的废气经除尘后排放

热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。在热力学研究中,为了明确研究的对象,人为地将所注意的一部分物质或空间与其余的物质或空间分开。被划分出来作为研究对象的这一部分称之为体系;而体系以外的其他部分则称之为环境。热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量,叫做焓,在化学上表示一个封闭体系中化学反应的能量和对环境所作的功的和。一个体系的焓(H)的绝对值到目前为止还没有办法测得,但当体系发生变化时,我们可以测得体系的焓的变化,即焓变,用“ΔH”表示,ΔHH(终态)-H(始态)。

(2)进一步研究表明,化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。所谓键能就是:在101.3 kPa、298 K时,断开1 mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变,用ΔH298(AB)表示;断开化学键时ΔH>0[如H2(g)=2H(g)  ΔH= 436

(3)Hess G.H在总结大量实验事实之后认为,只要化学反应的始态和终态确定,则化学反应的ΔH便是定值,与反应的途径无关。这就是有名的“Hess定律”。

请写出CO还原FeO的热化学方程式:


什么叫技法、大家知道,干好什么事,都要了解这件事发生、发展的过程和规律,都要掌握干好这件事的方法。对于创造发明来说,这种方法和规律,就称为技法。有了巧妙的发明方法和技能,还怕创造发明不成功吗?

日本美津浓有限公司原是生产体育用品的一家小厂为了产品畅销世界各国,厂里的开发人员到市场上去调查。在调查中,他们发现,初学网球者在打球时不是打不到球,就是打一个“触框球”,把球碰偏了,十分头疼。很多人都想,要是球拍大一点,兴许不会出现上述毛病。国际网联规定,球拍面积必须在710平方厘米之下。美津浓有限公司就专门做了一些比标准大30%的初学者球拍。这种球拍一上市果然畅销极了。后来他们又了解到初学者打网球时,手腕容易发生一种皮炎,这种病被人们称之为“网球腕”,发生的原因是因为腕力弱的人,在运动前没有,在打球时发生腕震而造成的。于是,该公司又发明了减震球拍。他们用发泡聚氨酯为材料,但是经过试验,发现打起球来软塌塌的,很容易疲劳。又重新进行了试验,终于制成了著名的“减震球拍”,产品打进了欧美各国。

这里,他们运用了什么技法呢?这种技法叫做缺点列举法。

什么叫缺点列举法?从上面的实例中,我们明白,缺点列举法就是通过发现、发掘事物的缺陷,把它的具体缺点一一列举出来,然后,针对这些缺点,设想改革方案,进行创造发明。

缺点列举法是一种行之有效的发明技法。因为任何事物都不是十全十美的,总是有优点也有缺点。或者,今天看起来没有缺点,担是过了一个较长的时间,它的缺点却暴露出来了。为什么事物总是有缺点呢?

设计产品时,设计人员往往只考虑产品的主要功能,而忽视其他方面的问题。比如,厨房里使用的锅,烧煮食物很方便,这是它的主要功能。但是,当用它烧煮汤、羹类的东西,就暴露了它的局限性,因为锅的上口太宽,不便倒入小碗。有人根据这个缺点,设计了“茶壶锅”。这种锅的外形很别致,它是把上口宽的锅与倒水方便的茶壶巧妙地结合在一起而制成,似锅似壶,一物多用,尤其适合烧煮面食之用。

有的产品刚发明时,很好看,很好用,但过些时候,看厌了,不好使了。或者是,随着科学技术的进步,它落后了。如日本商人酒井靠发明玩具小狗而发家。但是,人们看久了,没有新鲜味了,有个个体户便想出一篮双狗的主意。他把两只这样的小狗并排放在塑料小篮中,小狗前肢搭出篮缘,姿态可爱。这个简单的发明夺了酒井的生意。再如热水瓶吧!总是用锅烧开了水,再倒进热水瓶去。随着科技进步,现在可用电热器直接对热水瓶里的水加热、烧开,更方便了。

因此,只要我们处处留神,时时观察,产品的缺点是不难发现的。应用缺点列举法进行创造发明,有哪些要领呢?

(1)敢于质疑 发现缺点

人常有一种惰性,对于正在使用着的东西,看久了,习惯了,就认为理该是这样。比如家用小铁铲,祖祖辈辈已经使用几十年了,人们认为它的结构是天然合理的,常常看不到它的缺点,即使看到了,也认为“就是这个样”。山西太原市的中学生王刚,突破人们思维的框框,善于发现,敢于质疑,大胆革新。他说:“我家有把小铁铲,用来铲垃圾或蜂窝粉等东西。铁铲铲了东西,但不容易端平,于是小铲里的东西常常往下掉,总是铲不干净。有时,用手或扫帚压住铲里的东西,拿着又很别扭。“铁铲的缺点被王刚发现了,发明点选准了。他便进行设计、实验。他找了一根较粗的、比小铁铲柄长的铁丝,一端按小铁铲铲面的大小,做成环形。环形的下端敲扁,向下折成90°角,如图2所示。最好能在环形铁丝边沿装一块薄铁皮,成勺形。铁丝的另一端绕一圈后,缚在小铁铲把柄的端头。这样,当铁铲铲上东西后,用手捏紧把柄与铁丝,使铲与罩合拢,铁铲里的东西就再也掉不下来了。当松开铁丝时,铁丝向上弹起,铲里的东西很方便地倒出来。

(2)调查研究 列举缺点

我们对产品不可能件件都使用过,而使用过这些产品的人,对产品的优点、缺点是最清楚的。因此,我们要到最有发言权的使用者那里听取意见,并亲自体验,了解缺点的症结所在。30多年前,日本有个名叫鬼冢喜八郎的人听他的一位朋友说:“今后体育要大发展,运动鞋是不可缺少的。”于是,他决定跨入生产运动鞋这一行业。他想,要在运动鞋制造业中打开局面,一定要做出其他厂家没有的新型运动鞋。同时,他想,任何商品都不会是完美无缺的,如果能抓住哪怕针眼大的小缺点进行改革,也能研制出新产品来。这样,他便选了一种篮球运动鞋进行研究。他先访问优秀的篮球运动员,听他们说目前篮球鞋的缺点。几乎所有的篮球运动员都说,现在的球鞋容易打滑,止步不稳,影响投篮的准确性。他还和运动员一起打球,亲身体验到这一缺点。于是,他围绕打滑这一缺点进行革新。有一天他在吃鱿鱼时,忽然看到鱿鱼的触足上长着一个个吸盘。他想,如果把运动鞋底做成吸盘状,不就可以防止打滑了吗?他就把运动鞋原来的平底改成凹底。试验结果表明,这种凹底篮球鞋比平底的在止步时要稳得多。鬼冢发明的这种新型的凹底篮球鞋,逐渐排挤了其他厂家生产的平底篮球鞋,成了独树一帜的新产品。

(3)做好记录随时备查

发现缺点,并不就能搞出发明,有时要等待很久,联想或灵感使你想出一个发明。因此,做好记录,随时备查是很重要的。科学家们常说,最淡的墨迹胜过最好的记忆。这话是千真万确的,是经验之谈。这是说,记录能帮助你记忆。再者,发明者对物品所列举的缺点不可能都是很成熟的观点,都能演绎成发明命题。然而,记录得多了,增加了发明选题的灵活性,设计成熟方案的可能性增加了。日本有一位名叫斋藤的卡车司机,习惯于做记录。一天行车途中,因汽油用完而向过路的汽车索油。当时,他没有抽油的工具,只得对着橡皮管用嘴吸。人在途中,不可能就去研究发明方案,他便做了记录。事隔很久,他看到了这条记录,又联想到在橡皮管上安上个泵就可以代替嘴吸了。后来,他发明了输送汽油的蛇管泵,并获得了发明奖。

在炎热的夏天,讨厌的蚊子,嗡嗡之声扰人不得安宁。点上蚊香固然不错,但烟气缭绕,很呛人。再者,可利用蚊子的趋光性而避光,但是晚上又不能不点灯。最近市场上出售“电子蚊香”就是一块PTC材料制成的加热器上放置一片含有除虫菊脂的药片,受热时挥发出清香的气味,达到驱蚊的目的。但也有缺点,它增加了电能的消耗。上面列举了这些缺点,请你设法改进一下。

怎样克服筷子难夹球形物的不足?

筷子是人手的延长,经常使用筷子对锻炼小脑有好处。但筷子也有缺点,难夹豆子,花生之类的球形食物。你能否在这个古老的发明上再做出新的改进?

达·芬奇是15世纪的意大利人。他曾希望人们能利用自己的力量飞上天。于是,他从愿望出发,设计了一种人力飞机,让人扒在上面,手脚一齐用力,使装有羽毛的飞机两翼像鸟一样,扑动并飞翔起来。尽管化的这个设计没有成功,但化希望用人力为实现飞行的愿望,经过人们几百年的努力,终于成功了。现在的人力飞机不仅能飞起来,而且能飞过英吉利海峡。达。芬奇的愿望实现了。

达·芬奇的发明技法叫什么呢?就称为希望点列举法。

希望点列举法就是发明者根据人们提出来的种种希望,经过归纳,沿着所提出的希望达到的目的,进行创造发明的方法。

希望点列举法不同缺点列举法。后者是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想,这种设想不会离开物品的原型,因此,它是一种被动型的创造发明方法,而希望点列举法则是从发明者的意愿提出各种新的设想,它可以不受原有物品的束缚,因此,它是一种积极、主动型的创造发明方法。

现在,市场上许多新产品都是根据人们的“希望”研制出来的。例如,人们希望茶杯在冬天能保温,在夏天能隔热,就发明了一种保温杯。人们希望有一种能在暗处书写的笔,就发明了内装一节五号电池、既可照明又可书写的“光笔”。在研制一种新的服装时,人们提出的希望有:不要钮扣,冬天暖夏天凉,免洗免熨,可变花色,两面都可以穿,重量轻,肥瘦都可以穿,脱下来可作提物袋等等。现在,这些愿意大多数都在日常生活中变成了现实。

应用希望点列举法进行创造发明,有哪些要领呢?

(1)我们的希望是指社会的希望、大众的希望。因此,我们要向社会了解、向大众了解他们的希望是什么?比如,随着社会主义市场经济的发展,人们希望有迅速传递住处的工具诞生。于是发明家发明了“传呼机”。为了满足不同人的希望,发明了中文显示传呼机,用汉字显示简短电文、预报气象;字符显示传呼机,以字母显示传呼住处急救传呼机,供老年心脏病、高血压患者使用,发病时可按键发出求救信号;红外传呼机,常用在餐厅餐桌上,通过发射红外信号告诉服务台派人去服务……

(2)要随时注意观察周围的事物,处处留心有“希望”。郑州七中一年级的温智红想到小孩子端凉水瓶倒水很不安全,提出了不用倒水能喝到水的发明课题:“自动出水瓶”。他在凉水瓶上装一个软木塞,软木塞上钻两个孔,插入两根玻璃管,一根接近瓶底,叫出水管,另一根短的叫进气管。进气管口下头接一根不长的软皮管,从侧面切开一个10毫米的口子,下头用圆木棒堵死,这是进气阀。再找一个软塑料玩具,头上钻一个小进气孔,去掉圆哨,插在玻璃管上当作打气的球。当要喝水时,用指头按住小孔,来回地捏玩具,瓶内气压增高,水就会从出水口自动流出。这个发明课题就是温智红观察到小孩子倒水不安全而希望能安全喝水而来的。

在提希望点时要注意可能性和科学性,不要像科学幻想那样脱离现实太远。

提希望点时要瞻前顾后。“瞻前”,是指所想到的希望点是否已有前例。“顾后”,是指所选题目是否与当时的技术水平相适应,自己能否有完成的可能性。著名发明家爱迪生曾运用希望点列举法选定一个崭新课题:声动马达。他设想,声音是能量的一种表现形式,将噪音收集存储起来,通过一个转换系统,将它转变成机械能,使机器运转。这个设想虽然合情合理,但这个选题在当时受到技术水平的限制,却无法实现。

提希望点要符合自然规律。超越自然规律的任何设想,都是要落空的。自古以来有许多人希望自己长生不死,还有些人以“长生不老药”作为发明的研究课题。在很久以前,有人曾研究发明“永动机”,设想在没有温度差的情况下,在海水里不断吸取热量,再把这些热量转变成机械能,制成一部发动机。试想,这些违反自然的“发明”能成功吗?

画角平分线,一般的方法要利用直尺和圆规。在缺少工具的情况下怎么办?有人将画有角的纸对折,让两角边重合,则该折痕就是角平分线。但是,这种方法不巧妙。你能想出巧妙的办法吗?

希望使胶水在瓶中流动得快些

胶水是一种流动性很差的胶体。当胶水用得所剩无几时,再用它,则要倒转瓶子,耐心地等待它慢慢流出,令人着急。希望在不稀释胶水的条件下,能使胶水的流动速度快些。

设问发明法也称聪明的办法、检核表法。它享有创造技法之母的称号。

夜光粉是一种用量少用途不大的发光材料,多用于钟表和仪表。现在有人提出,它能有更大的用途吗?这个设问,诱人研制成夜光纸,可以裁剪成任何形状贴在夜间黑暗环境中,指示开关位置所在,既方便,又安全。可贴在火柴盒上、煤油灯座上、山区公路转弯处、楼梯扶手处等等。

这种发明技法叫设问发明法。设问发明法根据需要解决的问题,或需要创造发明的对象列出有关问题,然后一一核对思考,促进创造发明。可以设问现有的发明有无其他用途?能否引入其他创造性设想,或替代,或借用?现有发明可否改动一下?可否缩小、减轻、分割?可否扩大用途,延长寿命?可否更换型号或顺序?可否颠倒过来?有无替代用品?现有的几种发明是否可以组合一起?……从这段设问中可以获得解决问题的方法和创造发明的设想。

设问发明又称检核表法,在实践中有哪些具体方法呢?

我国的创造学专家根据美国著名的创造学奠基人奥斯本的检核表法,通过实践和研究,总结出一套具有中国特色的检核表法,即十二个“聪明的办法”。

把一件物品加大一点,加长一点,加高一点,或者把功能增多一点,使物品在形态上、功能上、尺寸上有所变化,有利于使用。

例如,把变通的印刷铅字加大一点,成为大号字,便于老年人阅览。把变通雨伞加大一点,成为海滨游泳场的晴雨两用伞。

铅笔和橡皮原来是分开的两件东西,美国威廉发明了橡皮头铅笔,这也是加一加的方法。帽子和衣服加在一起,有了带帽子的风雪大衣。X射线照相装置同电子计算机加在一起,成为“CT扫瞄仪”,使诊断脑内疾病和体内癌变等具有特殊效能。

把一件物品减小一点、减轻一点、减低一点,使它的形态、功能发生变化。

例如,电子管改成集成块,体积缩小了。钢铁架帆布帐篷改为充气塑料帐篷,重量大大减轻了。近视眼患者带上眼镜很不方便,发明微型隐形镜片,装在眼睛内,更方便了。

把一个物品放宽一点,扩大一点,使它的功能产生明显的变化。

例如,放大镜、显微镜、宽银幕电影、投影电视,都是运用扩一扩的技法。上珠算课,教师向全班同学演示怎样拨珠运算,制作一个大算盘,挂在黑板上,全班同学都看得清清楚楚。

使一个物品的体积缩小一点,缩短一点,给人使用带来方便,或者改变它的功能。

例如,制造压缩饼干、袖珍收音机、袖珍雨衣等,书籍的缩印本、袖珍词典等。

一位医师设想了利用气球作为疏通血管的工具。把气球缩得很小(直径只有几毫米),把它系在一个特制的导管的一端插入病人的动脉血管,当它探到被脂肪阻塞的地方时,就给小气球充气,小气球膨胀后,就挤压清除了沉积在那里的脂肪,使血液正常地疏通。

改变物品的形状、尺寸、颜色、味道、音响等,引起人们新的感觉,更有使用价值,更受消费者欢迎。

例如,服装的面料、款式、颜色、图案的变化。圆形铅笔变为六角形、扁圆形,不易滑手,不易从桌上滚下。圆珠笔从单色变为双色、三色等。

改进物品原来的形状、性能、结构,使之出现新形态、新的功能。

例如,对雨伞的改进。为了防止容易拿错,让伞布增加颜色和图案。为了防止风雨时伞布遮住视线,改用透明的塑料作伞布。为了撑伞时拿东西方便,设计成可戴在头上的帽式雨伞。还有,带“储水器”的伞,带照明的伞,等等。再如,拨环式电话机改为按键式电话机;单放机改为收音机;单卡改为双卡……,使产品朝着自动化、微型化、效率化、轻便化、简单化、省力化方向发展。

把一个物品与另一个物品拼起来。这和“加一加”有相同之处,但又不完全相同。这里指的是一种到多种规律的合并,一种到多种功能的合并。

例如,有的小刀把刀、指甲剪、开啤酒瓶的起子合并在一起。有的组合家具,这样一并可以坐,那样一并可以睡,再一种摆弄可作写字台等等。

通过学习、模仿别的产品的形状、结构、颜色、性能、规格、功能、动作来实现新的发明。

例如,鲁班被草划刮破了手,他模仿茅草边缘的小齿,发明了锯。有一位小发明家发明了方便的淘米器。平时淘米时,倒水很麻烦,一不小心,米就会流失。看了米筛做得密不易漏米,学着做个半圆形的铁丝网,罩在淘米桶上就不会使米流失了。

代是指代用,材料的代用,方法的代用,商品的代用。工具的代用。

例如,以塑料代钢,以喷塑代电镀,以集装代散装。运用代一代可以生产出许多新的产品。

把物品的某一部件搬动一下,产生一种新的物品。

例如,把电视机上的拉杆天线“搬”到圆珠笔上去,发明了可伸缩的“圆珠笔教棒”。在黑板上用三角板画图形不方便,一位同学在三角板的三个顶角各装一个小铁珠,这样,当三角板在黑板上移动时,减小了摩擦。

把某一事物的形态、性质、功能反一反,发明出新的物品。许多新产品往往是上与下、里与外、左与右、前与后、横与竖反一反。

例如,皮革里外反一反,成为翻毛制品。平时人们穿拖鞋只能朝一个方向穿进去,如果脱拖鞋时把拖鞋放倒了,那么,到要穿的时候,又需要把它摆正才能穿。能否做到反方向也能穿呢?日本横山康子发明了两面都能穿的拖鞋。这种拖鞋只是把拖鞋的十字搭攀移到中央就行了。

定指的是规定、约定。为了解决某一问题,或改进某一件东西,为了提高学习、工作效率和防止可能发生的事故或疏漏,需要做出一些规定。

例如,为了使交通有秩序,防止事故发生,发明了信号灯。规定黄灯亮时,车辆停止行驶,已经越过停车线的车辆可以继续行驶;红灯亮时,禁止车辆通行;绿灯亮时,车辆通行。再如,医师测定病人的体温要用温度计,温度计刻度的规定,是瑞典科学家摄尔休斯的一大创举,他规定水结冰时的温度(冰点)为零度,在一个标准大气压下沸水的温度(沸点)为100度,中间分为100等分,每一等为1度。这就是摄氏温度计使用的“温标”,记为“C”。

请你观察周围的物品,其中哪些是用聪明的方法发明的?用了哪一种方法?这种方法对你有什么启发?

观察周围的物品,哪些地方需要改进、革新?请你巧妙而灵活地运用“聪明的办法”进行创造发明。

为了节省空间,增加灵活性,请运用“缩一缩”的方法,发明一种折叠用具。可用画图说明,也可以用纸板制成模型。

瑞士工程师乔治.德梅斯特拉尔很喜欢打猎。每次打猎回来总发现有一种大蓟花粘在他的衣服上,粘得很紧,不易摘下。他逐渐对这种长有倒刺的野花发生了兴趣。有一次,他摘下一朵花放在显微镜下观察,发现花上长有许多小钩子。原来是这种小钩子紧紧地粘住了布料!由此,他联想到,假如在布上放置一些类似的小钩子,不就能够将两片布牢固地粘合在一起吗?经过反复思索,德梅斯特拉尔认为自己的设想是符合实际的。于是,他采取分析和类比的方法,经过8年的研究实验,终于制造出由两条尼龙带组成的尼龙搭扣。具体结构是:在一条尼龙带上布满小钩,另一条上布满小圈,将二者相对挤压就能牢牢地粘合一起了。这项发明是在1957年完成的,相继在许多国家获得专利权。

这种创造发明技法叫联想发明法,也叫想象法。它是把与发明对象不同领域中的事物与发明联系起来的思考方法。所谓联想,就是把头脑中不相关的事物重新进行组合。

联想发明法有两种方式:

随机联想不是出乎意料之中,而是出于意料之外,即人们常说的:踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。由随机联想所做出的发明或发现,通常叫做“机遇”。

北京市铁六中黄建川同学,15岁时发明“爬楼梯车”。有一次,他看到小狗上楼梯,十分轻松、灵巧。于是,联想到搬运重物上楼却十分吃力,能否把小狗上楼梯的动作运用到运重物上楼梯呢?经过思考和试验,发明了“爬楼梯车”。狗和车本来毫不相干,他怎样把它们联想一块呢?关键在于“爬楼梯”这三个字。狗能爬楼梯,车能不能?狗能爬楼梯的动作,车能不能学?这些联想推动着董建川深入研究,他发明的“爬楼梯车”,运重物上楼时,先把小车前轮推近楼梯,压下扶手,前轮悬空,被橡皮筋拉起,再推进小车,使前轮搭在上面的楼梯上;再提起扶手,后轮悬空,后轮被橡皮筋拉起,稍向前稚,使后轮搭在上一级楼梯上……。这样一级一级地爬,小车就爬上楼去了。

随机联想能很快地促进一种新发明,而且往往是在没有命题的情况下一举构思成功的。但是,不要由此产生一种误解,认为搞发明要靠碰机会,甚至“守株待兔”坐等“机遇”的到来。俗语说得好:“机遇偏爱有准备的头脑”。只有有心人,时时思新索奇,处处接收新信息才能捕捉转瞬即逝的“机遇”。否则,发明的“机遇”撞到鼻尖上,也会失去的。

严格来说,强制进行的联想才可称作一种独立的创造发明的构思方法。随机进行的联想只是配合其他发明构思方法的一种辅助手段。因为随机联想不是对准发明目标有目的、有步骤地去联想,而是偶然受到某种表象的刺激突然联想到某一重大问题及其解决方案。

强制联想法是对照发明命题在构思其具体结构时,开动自己的思维机器,捕捉一切与本发明结构有关的表象和发明目标的要求或特性联系到一起去联想。

台湾省少年朋友翟梅发明下雨自动关窗户装置,是通过强制联想法构思成功的。她的发明过程是这样:首先通过窗户自动关闭这一要求联想到弹簧门,即应有一弹性张紧机构,下雨前窗户是开的,得有一控制机构与弹性张紧机构平衡。该控制机构如遇下雨就变湿,结果失去控制,让窗户关上。什么东西干时能承受拉力,下雨时就失去拉力?由此,她联想到卫生纸。于是,她设计出这样一种装置:打开的窗户外侧用一束卫生纸系结,内侧用一束橡皮筋张紧,这就解决了下雨自动关窗的问题。

就餐时,怎样防止食物洒在衣物及地面上?

就餐时使用餐巾可以避免洒落的食物污染衣裤,但不能防止污染地面(地毯)。据国外报导,曾发明一种胸部装有手风琴式折叠的围嘴(如图)。这种围嘴设计新颖,对儿童十分适用,但给大人使用,不美观,看来传统的餐巾不能丢。你能设法改进吗?这里能否用上联想的方法?

橡皮和铅笔是两项不同的技术成果。一位贫穷的画家威廉把它们组合在一起,发明了把橡皮包在铅笔头上的铅笔。他获得了专利。他把这个专利和专利权卖给了拉巴地布铅笔公司,使该公司每年仅专利费一项收入,达50万美元。有一家音乐工业公司的技术员豪斯菲尔德,把超声检查仪与计算机图像识别两项技术组合起来,发明了能够进行人体内探测的CT扫描仪器,因而获得了诺贝尔医学奖。

这项发明技法叫组合法。它是在创造发明中,把多种技术成果综合在一起,构思出新颖的设计和独特的功能的方法。

组合法是详细构思设想的有效途径。有人对1900年以来的480项重大成果进行了分析,发现从1950年以后,组合型的成果的数量远远超过了突破型发明的数量,成为占主导地位的技术。组合型的技术发明使技术更加完善、成熟。

组合法也有一定的规律可循。在有了某个创造性设想,或者谋求某种特殊功能的时候,我们可以从原理的组合、内插式组合、辐集式组合等三种形式,从不同的角度进行发明设计。

所谓原理的组合,是指己有的技术原理为基础通过巧妙的组合,创造出新的功能或新颖的事物的方法。例如,人体内长结石的病人很多,结石病人多有剧烈疼痛等痛苦。一般治疗中采取外科手术的方法,摘除结石。但有许多结石病在手术后仍容易复发。若用药物治疗,可以排除小的体内的结石,而较大块的结石却难以通过服药来化解或排除。医生们一直在寻求着不做手术而排除人体内结石的方法。英国一家医疗研究中心提出了一项不需外科手术而粉碎结石的发明。这种发明是把两个原理巧妙地结合而得到的。一个原理是超声波可以破碎岩石,当然也可以破碎人体内的结石。但如果是把超声波加强到能够破碎人体内的结石时,人体也损坏了。用什么方法,既能破碎结石,又不损坏人体呢?他们想到了椭球内,一个焦点发出的光线或波会在另一个焦点聚焦的原理。根据这两个原理,他们建一个水槽,让结石病人躺在其中,使体内结石处于椭球内的一个焦点上,在另一焦点发射超声波。经过约1分钟的超声波冲击,体内结石就会化成小碎块,然后通过服用药物可以排除。磁半导体的发明也是霍尔效应与磁阻效应的结合。

内插式组合,是以一项技术措施、方法为主,再插入其他的技术措施、方法达到新功能的组合设计方法。有人说当今的技术有两个特点,一是结构变得越来越复杂,二是操作变得越来越简单。在现代技术中被认为最重要的技术——电子计算机技术是一个复合的技术产品。计算机最早出现于1890年,由霍勒斯里发明。这台机械的计算机能识别穿了孔的卡片,能计算,后来还能用于数据贮存和检索。但是这台庞大的机器的真正普及应用是在电子学发展,特别是晶体管的出现以后才实现的。计算机专家们把晶体管技术插到霍勒里斯的计算机技术中,使计算机更快速化、更多功能和小型化,才使计算机技术变为影响到现代人生活中每个方面的技术。

这种组合可应用于很多小的技术产品。比如,用于锻炼身体的计步鞋,就是将计步器插入到鞋底中实现的。将电炉插到水壶中,便产生了电水壶的新产品。将喷水的环节插入电熨斗中,出现了喷雾式电熨斗,等等。

辐集式组合,是选取一项通用的技术或通用的技术产品,列出它所有可能应用的方面或所有可以与之结合的技术产品,以产生新的发现或发明的方法。

比如超声波技术,是一个通用的技术手段,它现在己发现的用途有:超声波熔化,用于熔化密度不同的金属,能够明显地将密度不同的金属分层熔出。超声波焊接,利用超声波装置放出的波,引起铝板表面发生小爆炸,除掉铝板表面的氧化膜,然后进行焊接。超声波烧结,通过在烧结物上加超声波,缩短烧结时间。超声波切削,利用超声波加到切削刀具上,以防止切削刀具与被切割物件之间熔化、粘着。还有我们比较熟悉的超声波搅拌,用在混凝土构件制造中。超声波探伤,可用于机器的整机检查。

超声波的这些应用是从一种应用技术和原理辐射出去,产生新的发明设想。你能利用这种辐集式组合,再创造,发明新产品吗?

运用组合发明法要注意些什么问题呢?有哪些要领?

世界上的事物千千万万,把它一样一样不加选择地加以组合是不可能的,应该选择适当的物品进行组合,不能勉强凑合。如国外一家公司曾大力推销一种收音、照相两用机,即将收音机、照相机组装在一个外壳里。虽然广告宣传如何便利、实用。但实际上,拍照时,收音机毫无用处;而听收音机时,照相机又成了累赘,并且没有节省材料。这样的组合是不可取的。

通过组合提高效益、增加功能,使事物相互补充,取长补短,和谐一致。例如,将普通卷笔刀、盛屑盒、橡皮、毛刷、小镜子组合起来的多功能卷笔刀,不仅能卷铅笔,还可以盛废屑、擦掉铅笔写错的字、可作镜子照,大大增加了卷笔刀的功能,很有实用性。

通过组合要使产品内部协调,互相补充,相互适应,更加先进。山东青岛市合江路小学五年级刘筱锴同学发明保健电热烘鞋器。当鞋子湿了,将烘鞋器插入鞋里,可以把鞋烘干。这个烘鞋器用电熨斗芯作热源,用铜管、铜片当散热器,把除臭味的药粉填撒在散热片之间,用尼龙袜套起来。这样的组合确是有创造性的。

1、举出5种是组合发明的物品,并指出它们是什么物品组合的?

2、判断小发明的标准是:新颖性、创造性和实用性。请以这“三性”判断下列两件发明能否成功,并说明理由。

(1)多功能旅行筷。筷子是空心的,顶上加个帽盖,空筷里可以放些调味器、牙签。

(2)厨房多用刀。旋下刀柄(内装电动旋转盘、插头等),在刀柄上装上附件,可以打蛋、洗碗。刀装上刀柄,可以切菜、刨丝、开瓶盖、开罐头、刨皮等。

为了节省空间,增加灵活性和功能,人们发明了不少组合用具,如组合螺丝刀、组合玩具、组合家具等。请你也来发明一种组合用具。可画图说明,也可制成模型或实物。

电磁感应现象是科学法拉第一生中最重要的科学发现。大家知道1820年,奥斯特发现了电流的磁作用,当电流在金属丝中流动时,金属丝附近的磁针会偏向一边。不久,安培也发现带电流的导线能像磁铁一样相互作用。法拉第在了解了前人的知识后,用逆向法进行了思考。他想:既然电流能产生磁,那么磁能否产生电呢?为了验证这一想法,他和他的助手进行了多次实验。直到1831年,他偶然地把一根磁棒掷到一个线圈中,引起了电流的出现。法拉第发现的这一现象叫做电磁感应现象。他的这一划时代的重要发现,奠定了今天电磁学的基础,同时导致了发电机的发明。

这种发明技术法叫做逆向思考法。当人们按照常规思考问题时,常常受到经验的支配,不能全面地、正确地分析事物。而倒过来想一下,采用全新的观点看事物,却往往有所发现。

有逆向思考进行发明,有哪些形式和方法呢?

很久前,平板玻璃的制造有两种制造方法:普通窗用玻璃制造法和厚玻璃制造法。普通窗用玻璃制造法是采用控制法或垂直向上法,伸展熔融玻璃。这种方法的缺点是玻璃伸展过程中容易产生畸变。厚玻璃制造法是将熔融玻璃铸造成厚板,再进行研磨和抛光。其缺点是质量不易合格。英国的匹尔金顿针对这些缺点,在制造方法上进行逆向思考。即应用水平而拉伸的方法,而不采用垂直向上伸展的方法。1952年,他提出了浮法玻璃生产法。这种制造法以液态的锡的平面为平面,当熔融玻璃由炉中流出,让它形成带状漂浮在液态锡面上。由于液态锡面平整,因而制成的玻璃表面也很平滑。玻璃在锡面上逐渐冷却,并进入退火窑,即成为光洁的玻璃。该法完全省略了机械研磨,保证了玻璃的质量。目前,这种制法己在全世界广泛应用。

因果逆向即从发明的结果(发明物)进行思考,分析这项发明有什么特点,用什么具体措施实现这些特点,最后再确定该发明的真正外观和结构。

浙江瑞安中学生洪伟力发明“新型节水龙头”。他从“当停水后,若忘记关闭水龙头,水再来时,能自动关闭,防止水浪费”这一结果出发进行思考,设计一个当停水后水再来时能自动切断水流的装置。他学习和应用了内燃机气缸结构的活塞运动和气缸外冷却水套的工作原理进行设计,当停水后水再来时,水从阀体进入空心活塞内,利用水流动量变化产生冲力推动活塞,实现自动放水。当水槽注满水后,浮球上浮,通过杠杆将力传递到活塞,使它反向运动,堵住阀门口,切断水流。

广西梧州市二轻局温煜廉同志发明变光节电开关。为了解决灯泡的寿命问题,一般人按照正常思路,总是想解决灯丝的质量问题,或者改进灯泡的制作工艺。温煜廉从分析原因入手。他分析电压与灯光使用时间的关系,发现电压与灯泡使用时间关系是按指数关系变化,电压上升5%,耗电量增加11%,灯泡寿命缩短50%。假若降低灯泡两端电压,则可大大提高灯泡寿命。根据这个原因分析,他研究了降低电压的办法,从而发明了“变光节电开关”,既延长灯泡寿命,又能节约用电。

观察生活中的颠倒——逆反发明,举出两个实例加以分析。

如何设计一个不影响煮饭烧菜的蒸物器具?

利用煮饭烧菜的热气来蒸熟食物,既省时间又省能源。但现有的蒸屉不是搁在碗上,就是搁在锅底或锅侧凸沿上,影响了煮饭烧菜。请你思考一下,设计一个不影响煮饭烧菜的蒸物器具?

广东省南雄县南龙中学初中一年级的杜建国同学发明了“折叠玩具箱”。他是把每个箱子装一类衣服和折叠式用具的原理移植来的。他想:家里玩具多,放在一个箱子里,往往为找一件玩具翻箱倒柜。于是想出了办法,用三合板做了一个折叠式玩具箱(见图示)。它和折扇差不多,每个小盒用铰链连接,既能打开,又能合拢,还挺轻便。他还在每个小盒上贴上标签,写上每个盒子里有什么玩具,找起来方便多了。

这种创造发明技法叫做移植发明法,也称移植法,渗透法。这种技法是将某个学科领域中已经发现的新原理、新技术、新方法、移植、应用到或渗透到其他学科、技术领域中去,为解决其他学科、技术领域中的疑难问题提供启动或帮助,从而使它得到新进展的一种创造发明方法。

从思维的角度看,移植法可说是一种侧向思维方法。它通过相似联想、相似类比,力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事物或现象之间,发现它们的联系。因而,它与类比发明法(简称类比法)、联想发明法(简称联想法)有着密切的关系,在很多情况下还与灵感思维有关。

运用移植发明法有哪些要领呢?

(1)考虑从原理上移植

就是说把某领域的原理移植到另一领域,做出发明。即超出原有技术原理的适用范围,来考虑使用这个原理。例如,巴斯德发表了关于有机物腐败和发酵的研究成果后,一位英国籍医生恍然大悟,他想,这个原理可以移植到外科手术上去。他认为有机物腐败和发酵是由于外来的细菌感染,而外科手术后病人伤口的化脓和溃烂也是外来细菌感染的结果。于是,他采取石碳酸消毒的办法,终于在1865年发明了无菌手术法,这个方法使得外科手术后病人的死亡率从80%以上降低到15%。

(2)灵活多样、讲究实效地从技术手段、方法上移植

比如,拉链的发明曾被誉为影响现代生活的最重要的10项发明之一。这项发明是一位叫卡特逊的人为解除系鞋带的麻烦而想到的。1893年他取得了专利权,并在“哥伦比亚博览会”上展出。这项发明一下子吸引住一位叫霍克的年轻军官。他决定建一个拉链厂,并雇用了卡特逊。没想到拉链机的组装并非易事,卡特逊畏难而罢休。霍克经过19年的周折,装好了拉链机,却没有人想用这东西做鞋带。这说明想到运用移植法是不容易的。但是后来,有家服装店的老板,把拉链移植到围腰式钱包上,一下子生意兴隆了。他又把拉链用到飞行服上,卖给了空军,很受欢迎。1930年法国经济不景气,什么产品都不好销,而服装设计师夏巴列夫却因将拉链用在女式外套上而畅销市场。另一家服装店老板因为将拉链用在裤子上,而使该店经营活跃起来。霍克花了19年时间完成的发明,却因没有找到合适的用途而没有销路。而这些服装厂巧妙地把这项技术移植到服装的某些部位,实现了服装制作的革新,振兴了经济。可见灵活、有效地移植是多么的富有价值。

上海市五十一中小发明组连鑫等同学发明充气太阳灶。他们把充气玩具的技术、日常商品的不干胶贴片,移植到太阳灶上来;把课本上的知识:帕斯卡原理移植到新型太阳灶的设计中去,采用了原理、技术、原料的多种移植方法。他们在确定课题后,一天在儿童玩具店玩,看见了充气玩具——救生圈,它充气后就鼓胀成一个大圆圈。他们想,假如将两片圆形塑料薄膜边缘粘结,充气后会不会膨胀成一个抛物面呢?如果可以,抛物面的加工量可大大减少,而且又轻。实验结果,充气后在底面贴上真空镀铝涤纶不干胶片,结果得到手掌般大小的聚焦斑点,很烫。他们又想到,帕斯卡原理讲到,在密闭的容器里,器壁受到的气体的压强是均匀的。既然如此,它形成的抛物面肯定是均匀的,聚焦效果更好。后来他们又用塑料管和铝合金管加工后成框架、支架,无基板充气太阳灶就创造出来了。这个充气太阳灶的核心气囊,气囊的底面上贴有反射膜。利用充气压力使底面形成很好的聚光反射镜,把阳光聚集在锅底上。气囊的上面是一层透明塑料膜,可以防尘、防水,保护反射膜。详见图解。这种充气太阳灶很轻,只有4千克,用料又省,镜面工艺简单,造价只有相同功率的其他形式太阳灶的20%左右。

(4)辐射能力要强,善于从“看来无关”的事物中寻找启示和线索

例如,发现二硫化钼作润滑剂就是如此。一个人踩到丢弃在路上的香蕉皮使他滑倒,这是众所周知的常识。香蕉皮为什么滑溜呢?想到这个问题的人也许不多,把它当作一个问题去研究的人,可能更少。有人用显微镜加以观察,发现它有几百个薄层构成,层与层间可以滑动。据此,有人推断,如果能找到类似结构,就可由此发现性能优异的润滑剂。在对许许多多的物质进行研究后,人们终于发现二硫化钼和石墨的结构完全类似于香蕉皮的结构。石墨早已被用作润滑剂,二硫化钼却是通过这种移植方法被发现的。它具有极薄的层结构,厚度为0.1微米,仅为香蕉皮层厚的二百万分之一,其易滑性相当于香蕉皮的二百万倍,它的熔点高达1800℃。常用润滑剂黄油只能在150℃以下的条件下使用,二硫化钼在400℃温度下使用也不成问题,是一种良好的耐热性润滑剂。可见,留意、探究“日常小事”,有时也可引出新发现,这对于我们从事技术开发、产品开发来说,是有启示作用的。

人人都注意保护钱包。有的人将钱包穿在皮带上,有的人在钱包上拴一根绳系在身上,有的人把钱包堂而皇之地系在腰上成腰包。这些方法行之有效,但称不上巧妙。于是,有人研制出电子报警皮夹。当皮夹离开人体一段距离,人体携带的电子报警器就报警。然而,这种报警器不是体积过大,就是价格偏高。请你利用移植发明法,发明一种防盗钱包。

地球上的生物在漫长的进货过程中,通过自然选择,形成了许多卓有成效的器官或形态,其结构的精巧和可靠达到了令人难以置信的地步。例如,螳螂能在0.05秒的瞬间,计算出眼前小昆虫的速度、方向和距离,并能将其一下子捕获。蝙蝠是靠超声波定位的,蝙蝠的超声波定位器只有几分之一克,但是它能精确地导向,蝙蝠能依靠它迅速捕到昆虫,上万中蝙蝠在一个山洞里飞翔互不碰撞。生物具有各种丰富多彩的功能,具有复杂和精巧的机构,其奇妙程度是难以想象的。我们能否把生物的这些功能、机构运用到技术发明上去呢?

有一门仿生学的科学,它就是把各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,希望在技术发明中能够利用这些原理和机理,实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。在实用发明中,仿效生物系统的功能、机理制造出产品的方法,就叫做仿生法。

让我们举几例来说明这种仿生法在创造发明中的作用。

(1)人造海豚皮的说明

海豚在游泳时能轻而易举地超过快速航行的船只。原因在哪呢?科学研究表明,海豚不仅有一个理想的流线型体形,而且还有特殊的皮肤结构。海豚的皮肤分两层:外层薄而富有弹性,其下面是乳头层和刺状层。乳头下面有稠密的胶原纤维和弹性纤维联系,其间充满脂肪。海豚皮肤的这种结构有许多作用,从快速流动来说,它起消振器的作用,使水流引起的振动减弱,防止湍流的形成和液流的破坏。

人们依照海豚皮的这种功能和结构,研制成一种人造海豚皮,这种人造海豚皮由三层橡胶组成,表皮层平滑,厚约0.5毫米,起支持板的作用,它与船上的壳体连接。试验表明,把这种人造皮贴到鱼雷上时,鱼雷在水中的运动阻力至少减小50%。

(2)联动刃钻头的发明

恐龙已在地球上消失了。但是,考古人员发掘出来的恐龙的化石表明,有一种吃草的恐龙高数米,长达20多米,估计质量为40多吨。这么大的身躯,每天要消耗上吨的植物来维持生命,但是,恐龙的嘴很小,小小的口腔怎样才能将这么多植物嚼碎呢?原来,恐龙的口腔中排列有几排牙齿,每排有几十颗,一口牙约有四五百颗,有的多达2千颗以上。

按照恐龙的牙齿排列,人们发明了一种由两排刃齿组成的联动刃钻头。这种新型钻头的钻进速度比——般钻头要快一倍。其实,某些动物的器官很值得模仿制造。例如,螳螂的钩头大刀、壁虎脚上的吸盘、树獭的爪子、鳄鱼的鳞片、袋鼠的尾巴等,都和我们日常生活中的某些工具或物品相似。或许,从模仿这些动物的器官中可以获得某些有益的东西。

应用巧妙仿生法,有哪些方法和要领呢?

例如蜻蜓和苍蝇的复眼由许多单眼组成。在每一只小方角形的单眼中,都有一小块角膜。这种角膜像照相机一样单独成像。在蜻蜓和苍蝇的复眼前边,即使只放一个目标,但通过一块块角膜,可以看到许许多多个相同的影像。人们仿照复眼的这个功能,把许多光学小镜排列组合起来,发明了复眼透镜。用这种复眼透镜制成照相机,一次就可以拍千百张相同的影像。在电视屏幕上,你看到过这样的影像吗?

例如纸蜂窝墙板的发明。蜜蜂往往被称为昆虫界中的“建筑师”。这是因为它能一昼夜中用少量的蜂蜡建造上千间生儿育女的蜂房。据说有一种黄蜂,它能用不到半两的蜂蜡,建起数十间整齐的蜂房。而人类建造房屋用的砖,每立方米的质量约有1.8吨之多。看来,蜜蜂采用了“轻型材料”建房。依照蜂窝的结构,人们制成一种纸蜂窝墙板。纸蜂窝墙板是将厚约2.5毫米的石棉水泥和纱管纸,按一定方法粘结起来的新型建筑材料。目前,这种材料不仅用于建筑业,而且可用来制造家具。用相同原理制成的高强度纸蜂窝墙板还应用于火箭和飞机机翼的制造中。

动物也有语言,称为“动物通信”。有一次,一位科研人员把动物的声音用录音机录下来,同时仔细观察该动物的相应行为动作,发现了它们之间有相互的关系。如把一支灵敏度很高的话筒放到人工孵卵器里,发现一种十分奇特的现象:原来在小鸡出壳前三天,就已“吱吱”地说话了。起先声音很低,后来把耳朵凑到鸡蛋上就能听得到。这些信号似在说:“我太热了”或“我冻坏了”,孵蛋鸡就根据这些要求翻动它们,改变着孵蛋动作:离开或孵在蛋上。据此,人们一量掌握了动物语言的秘密,就可以指挥动物的行动了。目前,有的飞机场、菜园、养鱼场等为了不受鸟的危害,依照鸟语设立“鸟语广播台”。这种广播台播放鸟类遇到危险时发出的惊叫声,以吓跑飞鸟。

每天天刚破晓,公鸡便引吭高歌,喔喔地准时报晓。鸡叫三遍,天光大亮,豆类植物幼苗的叶子,白天抬起,晚上下垂。生物学上称这种现象为昼夜节律。生物界的许多活动还跟季节有关,植物的开花结果,候鸟的迁徙,鱼类的回游,都有这个规律。人的身体里也有生物钟系统,人的体温、血压、基础代谢、脉搏、细胞分裂和血液成分等等,都呈昼夜性变化。人们一旦揭开生物钟的奥妙,将有更多发明给人类生产、生活带来不可估量的好处。

老鼠之患,人人恶之。驱鼠之法也多,有化学法(药物)和物理法(超声波)两大类。还有的将活鼠肛门塞上黄豆用线缝住放归,让老鼠胀肚乱咬同类。请你应用仿生法,发明一种驱鼠工具。

江苏昆山小桃园的中学生陈平,于13岁时设计并做出了“简易显微镜”这件小发明。陈平说:“我设计了一台简易显微镜,用的全部是废品。找一支空牙膏壳,剪下颈部以上的那一部分,洗干净。剪一小片透明纸贴在牙膏壳管口上,它就是载物台。

找一只锥子在牙膏壳盖顶正中钻一个小孔。将一只废小电珠轻轻敲碎,取出头部的聚光玻璃球,把它嵌在小孔里,就成了目镜。把需要观察的标本(例如蜘蛛脚)放在载物台上,盖上牙膏壳,旋动盖子(就是调整焦距),直到可以清楚地看见物像为止。”

江苏省靖江县斜桥中学初中三年级的朱力同学,14岁时做出了简易铅笔刀这件小发明。他说“我有一把大人刮胡子用的废刀片,削铅笔很快,但是,刀片容易断,真可惜。

如果像图示那样,用鸟粪纸剪两个等腰三角形,中间挖一个矩形方孔,用三个鞋眼钉起来,把刀片夹在里边,就好用多了。”

这些小发明构思巧妙,少花钱,有实效,废物利用得多好啊!

这种发明技法叫做废物利用法。废物利用法应用广泛,大有作为。

近些年来,随着各国工业的发展,公害已成为世人所关注的重大问题。由于大气、水源和土壤等环境污染日益加重,人类的健康受到严重的威胁,公害事件不断发生,生态系统也遭到破坏。为此,许多国家都专门制订了环境保护法,成立了专门的行政管理机构,同时加强了环境的监测和治理。

随着人类对环境污染的重视,又涌现出了一门新兴的学科——环境保护科学。环境保护工作包括两个面的内容:合理地利用资源,防止环境污染;在产生环境污染后,做好治理工作。

随着人们活动范围的扩大,活动后的废旧物料也越来越多。由于当代科学技术的发展,特别是化学、生物学的进步,发现许多废物旧料都是可以利用的,有些还是宝贵的东西。废旧利用技法(废物利用法)就是在这一过程中发展起来的一种创造发明方法。

回收废物既解决了环境污染又可以激励发明,这是一箭双雕的好方法。一种东西在一种场合下是废物,而在另一种场合下又是有用的物质,就看如何发明利用罢了。

废物利用法的关键是分析构成这种废物的物质是什么?这种物质的性质有哪些?再者,要观察废物的外形、结构,研究它可以作哪些替代物?我们可以从下列的废物利用中得到良好的启发。

(1)在工业生产中,工业废物可以用来生产新产品。例如,煤渣可以变成制造水泥的原料,也可以直接压制成煤渣砖。这就开辟了建筑工业材料的一个新来源。在日常生活中,物质生活越发达,生产的垃圾也越多。在美国的洛杉矶市,垃圾成灾。但人们把垃圾分成四类:可燃性垃圾、不燃性垃圾、厨房垃圾、动物尸体。经过这样分类收集,每天得到的厨房垃圾成了大约1万头猪的好饲料;每天多达400万吨的不燃性垃圾转给副产公司,用磁选机回收出100~1250吨铁屑,残余的废物用于填坑;可燃性垃圾送发电厂燃烧发电。

(2)二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一,遭到二氧化硫污染的空气会刺激人的眼睛,损伤呼吸器官,有时还会引起某些疾病,另外还会损伤农作物。空气中二氧化硫的主要来源是含硫矿物冶炼及燃料的燃烧。

硫磺燃烧后污染了大气。从另一方面看,硫磺又是基本化工原料之一。它除了可以制造硫酸外,也可用来制造黑色火药、杀虫剂及焰火等。因此,设法从冶金和发电等行业中回收二氧化硫,既开发了资源,又减少了大气污染。为了除去烟气中的二氧化硫,有人发明了使用石灰的方法:让石灰与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙,然后加热至60~90℃,将空气吹入含亚硫酸钙10~15%的胶体溶液,从而制出石膏。为了除去硫,还有人提出了细菌噬硫法。

(3)废纸的量也很可观,过去只能付之一炬,既浪费了资源,又污染了大气。从世界范围来说,造纸工业所用的原材料大约90%来自木材,而世界森林的过量采伐己出现非常严重的后果。能不能利用废纸呢?能,废纸可用来做造纸原料。据统计,每回收一吨废纸,可节省纤维原料500~700千克、烧碱100~300千克、电400千瓦时、煤300~400千克、水100~300吨。为了充分利用废纸,人们提出了其他几种发明:丹麦有人发明了一种机器,可将废纸与其他物质混合,做成了“纸砖”。每一块0.5千克的纸砖可烧一小时左右。美国把旧纸币加式成细粉,用它用塑胶碟、柜子、天花板和隔热墙的填充料。德国有人把废纸粉碎后,加入35%的聚乙烯,再挤压成型加工,可制造成人造木材。这种人造木材可以锯,也可以钉上钉子。另外,还有人把废纸经过辐射后分解,生成葡萄糖,再使葡萄液发酵,可生产甲醇、乙醇等有机物。

(4)各种各样的废物旧料,经过科学的分析之后,还可以发现它们具有反复利用的价值,产生多次增殖的效果。科学研究表明,鸡的消化肠道比较短,食进的饲料还未充分吸收就排出体外。因此,在鸡的粪便中还含有较多的营养物质,经过适当的处理后,就可以用来喂猪。而猪的粪便可以放进沼气池发酵产生沼气,沼气可以用来点灯点火。发酵后的沼气液可以用来灌溉农田,它既可以杀死寄生卵,肥料效果又比猪烘高。产气后的沼气渣还可以用来培养磨菇,然后再用来饲养蚯蚓,等等。

只要我们自觉地了解废旧利用技法的原理,并自觉地在日常生活中应用它,我们就会在许多不起眼的东西上做出惊人的创造发明来。

如何使用废旧日光灯管复亮?

日光灯己进入千家万户。由于日光灯的制造质量问题和电网电压波动,以及人为安装使用不当等,造成灯管报废。请你应用废物利用法,怎样使废旧日光灯管重新点亮?

请观察、分析日常生活中各种废弃的饮料袋(瓶)、一次性注射器等的材料、结构和形状,如可重新利用,请设计发明作品。

在查阅专利文献的基础上创制发明新产品是一种很好的发明技法。1938年,匈牙利拜罗和他的弟弟申请了圆珠笔的专利,第二次世界大战期间开始在阿根廷正式生产。美国人雷诺兹从专利文献中得到了这个情报,1945年,他设法弄到一支这样的圆珠笔回到美国。雷诺兹断定,圆珠笔将有一定的销路。为此,他极力想制造出一种新的圆珠笔,但又不能同拜罗的专利相冲突。最后,在专利律师的帮助下,雷诺庇终于试制出一种新型的圆珠笔。这种圆珠笔畅销世界,销售量远远超过了拜罗的圆珠笔。

这种发明技法称为利用专利发明法。简称专利发明法、专利分析法。它是一种利用情报、专利的发明方法。

任何一项发明首先必须是新颖的,因此发明人总希望自己的研究成果是独创的,而不是重复他人的劳动。为此,就要查阅文献。由于文献数量很大,不可能都查阅,按照“国际专利合作条约”规定的最低限度文献范围,应查阅1920年以后的美国、日本、德国、英国、法国、苏联、瑞士七国以及欧洲专利局、国际专利局等专利组织出版的专利,和169种所谓非专利科技期刊。

专利文献是指发明人向专利局申请专利时写的专利说明书等。按照专利法的规定,发明人必须在说明书中将发明技术公开。据统计,目前全世界每年发明的新技术中,90~95%是发表在专利文献上,其余发表在技术刊物中。因此,利用专利文献进行发明创造,是发明的一条重要途径,并且已引起了越来越多的人的重视。

对于从事发明的人来说,专利文献具有新颖、及时、详细、完整等特点。由于大多数国家的专利法都规定了先申请制(即专利局向最先提出申请的人授予专利权),因而发明人总是抢先提出申请,以免丧失获得专利的机会。据估计,专利文献公开的发明要比其他文献早数年。这对于预测有关科学技术的动向和水平有很大的参考价值。专利文献的第二个特点是详细完整。这是因为按照专利法的规定,专利说明书及其附图必须清晰、完整和具体,并能使所属技术领域的普通专业人员能够实施为准。从实用性来看,专利文献比其他科技文献更详细、完整。另外,专利文献包含的技术领域广,数量大,从简单的小改革到高、精、尖的发明都有。专利文献是从事发明的重要宝库,不少人采用调查、综合、分析专利文献等方法,使自己的发明获得了成功。

利用专利文献进行发明有哪些具体的方法呢?

(1)查找专利文献发现新课题

查找专利文献可以得到启示,发现有待于研究的新课题。另外,在初步定下发明对象后,也可以从专利文献中寻找借鉴,以进一步明确需要解决的任务。以电灯的发明为例,英国有个自学成才的业余科学家叫斯旺,早年曾在一药剂师手下当学徒,只是利用业余时间学文化。1845年,他得到一份斯塔尔关于电灯专利的文章,读后便开始研究如何制造出来这种白炽灯。1860年终于制造出世界上第一盏碳化灯丝的灯泡,但实用价值不高。不久,爱迪生制成了有实用价值的白炽灯。他是在阅读了斯旺发表在美国《科学美国人》杂志上的文章得到启示后,才研制成功的。这种通过调查专利文献,选择发明目标,从中寻求启示,促进发明创造获得成功的例子是很多的。

(2)综合专利成果进行创造发明

在实际创造发明活动中,有时单凭一篇专利文献,还不能解决创造发明中的问题,还需要综合一定数量的专利文献来进行创造发明。例如,日本的丰田佐吉在为自己的企业寻找出路的时候,订阅了全部类别的专利文献,他综合了几个专利成果,找到了发明自动织布机的研究课题。不久便研制出了优良的自动织布机。当时以纺织工业著称于世的英国对此大吃一惊,并向丰田佐吉购买了自动织布的专利。

(3)寻找专利空隙进行创造发明

通过对众多专利的研究,不仅可以寻找到许多成功发明的脉络,也可以找到许多失败技术的脉络,还可以找到潜在的、经过努力可望成功的技术的脉络。通过对这些脉络的调查,可以进一步发现成功与失败的原因在哪里?要使现在专利实用化的关键何在?可见,研究发明的脉络是一种有效的发明方法。这种方法,可以说是一种寻找现有专利的知识空隙的发明方法。它的具体步骤如下:

d、找出专利文献的知识空隙(被忽视的现象,未引起人们注意的问题,文献缺乏的新知识……);

例如,美国的发明家卡尔森看到普通的复写文件要花费大量的劳动,于是就想发明复印机,但是,他的几次实验都以失败而告终。为了保证研究工作的顺利开展,他在三四年的时间里,将大部分业余时间消耗在查阅专利文献上。通过对查出的文献的分析。卡尔森发现,前人的研究都是采用化学方法,并未利用过物理效应。他根据专利文献中存在的这一知识空隙,发明了一种完全干式的复印技术,这种新方法运用了光导电性和静电学相结合的原理。

输液是觉的治疗手段,但因护士或家属稍一疏忽,药液滴完而未发觉,空气乘虚进入静脉,往往造成意外事故。为解决这个问题,在专利文献中出现过许多方案。这些方案有一个共同缺点,即不论是从控制药液重还是控制液面高度,均采用较复杂的电子线路,它们或发出报警讯号,或自动切断液路,使输液安全。这种电子线路价格高,在无电源的野外使用也受到限制。你能从分析专利中的不足之处,另辟蹊径,想出更好的办法吗?

运用寻找专利空隙进行创造发明。如查阅我国专利公告,看到北京市青年发明家发明一种安全图钉(如图),在图钉帽下加一金属重物使重心移到针端,当它落地时,图钉针朝地面,不会伤人的脚。请分析一下其利弊,做出新的发明。

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