瀑布的英文waterfall将这个词的意思解释得很清楚，就是“掉落的水流”，地质学上叫作跌水，是由地球内力和外力作用而形成的。如断层、凹陷等地质构造运动和火山
喷发等造成地表变化，流动的河水突然地、近于垂直地跌落，这样的地区就构成了瀑布。
那么为什么水流老在跌落的过程中碎成飞沫呢？为什么瀑布是白色的？这个问题我想了很多年。在学了流体力学后才感到想明白了一些。
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为什么瀑布是白色的？
2008年11月25日，星期二这个广告让我眼前一亮
2008年10月6日，星期一涌泉 首页和独立文章页的左上部都有一则小小的广告，这是Google提供的adsense文字广告，这些广告提供了与页面内容相关的一些产品和服务，可以视作网讨论站内容的延展或补充，当然，如果你发现感兴趣的产品或服务，可以点击查看，这一般是各公司产品的展示页面，你可以获取需要的产品或信息，而本站可以获得一点网站域名和空间的维持费用。
涌泉是一个化学工程、化学工业相关的博客类网站，发布的内容大多与化学、化学工程有关。因此，出现在页面上的广告也大多和化学工业产品、原料，仪器检测，环境保护，外语教育等有关。不过这些公司除了非常有名的公司之外，通常我并没有听过，有时候发现有趣的广告，却因为google adsense规则不允许发布者点击自己帐号发布的广告而不能去看看，有时候还是觉得挺遗憾的。 (全文…)
求P.W.Atkins 的《物理化学》相关信息
2008年05月18日，星期天想寻找这本书的中文版。
记得天津大学90年的时候翻译过，由高等教育出版社出版，不过原书已经出到第七版了，有新的译本吗？老的译本华理有吗？哪里可以买到？
如果有相关信息，麻烦提供，不胜感激。
传递现象中微团的概念
2008年03月26日，星期三微团是传递过程（或称传递现象（Transport Phenomena））和流体力学中常见的一个名词，因为它是流体力学中最基本的一个概念。把流体无限分割为具有均布质量的微元，它是研究流体运动的最小单元，称之为流体微团。在张兆顺，崔桂香所著《流体力学》（清华大学出版社，1999，ISBN：7302031681）中给出两个限制条件：
- 流体微团的体积δV相对于被考察的流体运动尺度L应该有
δV / L3<< 1 - 微团相对于分子运动尺度 l 有
δV / l3>> 1
这也就是说，微团是在宏观上无限小，在微观上无限大的质量体系。我的理解是，它必须相关于分子足够大，相对于设备足够小，并且内部连成一片，没有间隙。
微团的这些特点使得我们可以把它看作空间中的一个点，它的位置可以用函数(x,y,z,t)来记录，从而可以导出轨线等概念。
PS：哪位能告诉我，英文中，“微团”怎么说？
化工名人系列之三——鲁道夫·克劳修斯
2007年10月31日，星期三克劳修斯（Rudolf Clausius, 1822 - 1888）德国物理学家，是气体动理论和热力学的主要奠基人之一。1822年1月2日生于普鲁士的克斯林（今波兰科沙林）的一个知识分子家庭。曾就学于柏林大学。1847年在哈雷大学主修数学和物理学的哲学博士学位。从1850年起，曾先后任柏林炮兵工程学院、苏黎世工业大学、维尔茨堡大学、波恩大学物理学教授。他曾被法国科学院、英国皇家学会和彼得堡科学院选为院士或会员。
克劳修斯主要从事分子物理、热力学、蒸汽机理论、理论力学、数学等方面的研究，特别是在热力学理论、气体动理论方面建树卓著。他是历史上第一个精确表示热力学定律的科学家。1850年与兰金（William John Ma-Zquorn Rankine，1820-1872）各自独立地表述了热与机械功的普遍关系——热力学第一定律，并且提出蒸汽机的理想的热力学循环（兰金－克劳修斯循环）。1850年克劳修斯发表《论热的动力以及由此推出的关于热学本身的诸定律》的论文。他从热是运动的观点对热机的工作过程进行了新的研究。论文首先从焦耳确立的热功当量出发，将热力学过程遵守的能量守恒定律归结为热力学第一定律，指出在热机作功的过程中一部分热量被消耗了，另一部分热量从热物体传到了冷物体。这两部分热量和所产生的功之间存在关系：dQ=dU+dW。
化工名人系列之二——弗里茨·哈伯
2007年10月26日，星期五弗里茨·哈伯（Fritz Haber，1868~1934）
德国物理化学家，合成氨的发明者。他在科学史上是有争议的人物。但是，无人能否认他的贡献，而其中就包括他对化学工程的贡献。
- 1868年12月9日生于西里西亚的布雷斯劳（现属波兰）。
- 接受预料教育后，到柏林、海德堡及苏黎世等大学学习。
- 毕业后即进入其父经营化学药品的商店工作，因缺乏兴趣，后转到耶拿大学研究有机化学课题，1891年获得哲学博士学位。
- 1894年，去卡尔斯鲁厄工学院执教，1898年任物理化学教授。主要从事化学平衡、硝基基本电解还原和电弧法、合成氨法固定氮等研究工作。著有《工业电化学理论基础》(1898)、《工业气体反应中的热力学》(1905)等。
- 1909年7月2日，哈伯在实验室内利用高压装置进行合成氨的实验得到浓度为6％的氨。其后，在工业化学家C.博施的协助下，成功地解决了工业生产中的技术问题。
- 1913年巴登苯胺纯碱公司利用哈伯的发明在德国奥堡建成的世界第一座日产 30t氨的工厂投产。
- 1918年，因发明用氮气和氢气直接合成氨的方法，获得诺贝尔化学奖金。
- 1932年，哈伯荣获英国皇家学会的朗福德奖章。希特勒上台后，他被称为“犹太人哈伯”而遭到驱逐。1933年， 哈伯接受剑桥大学邀请前往英国工作。1934年1月29日在去意大利度假途中，在瑞士的巴塞尔因心脏病发作去世。
1911年，哈伯除兼任柏林大学教授外，被推选担任新建的威廉皇家研究院的物理化学与电化学研究所所长。第一次世界大战期间，为德国政府研制化学武器。战后，主要从事物理化学的研究工作一直到1933年。由于他的领导，这个研究所成为世界物理化学的主要研究中心。
哈伯的合成氨方法为“哈伯－博施法”，是具有世界意义的人工固氮技术的重大成就。是化工生产实现高温、高压、催化反应的第一个里程碑。合成氨的原料来自空气、煤和水，因此是很经济的人工固氮法，它结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，给世界农业发展带来了福音；为工业生产、军工需要的大量硝酸、炸药解决了原料问题。对化学工程来说，它推动了高温、高压、催化剂等一系列的技术进步，至今，在中学和大学教授化学平衡时，氮气-氢气在一定的温度（Temperature）、压力（Pressure）和催化剂（Catalyst）条件下合成氨仍然是经典的例子，也是对勒夏特列原理（Le Chatelier principle）的一次鲜活演示。
赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡。后者是因为哈伯第一次世界大战时期，担任化学兵工厂厂长，曾负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡。虽然按照他自己的说法，这是“为了尽早结束战争”，但哈伯这一行径，仍然遭到了美、英、法、中等国科学家们的谴责，哈伯的妻子伊美娃也以自杀的方式以示抗议。我觉得每个人都受到自己所处的时代和环境的影响和约束，过于苛求某个人是不恰当的。原子弹的发明也有个类似的过程。要知道，对军工专家来说，那只是工作，其中还不乏减少伤亡、尽快结束战争之类的善念。科学家只是在自己的领域有所擅长的人，并不应该在道德上过高地要求。再者，大家都明白，科学家从来就不是战争的发起者。任何的研究成果都有可能用于伤害人类，而这责任，应该由使用者来负。晚年哈伯面对德国法西斯的种种暴行，在身受其害的现实下也有所醒悟，最终也成了反法西斯战线中的一员。
听房鼎业教授谈化学工程发展趋势
2007年10月25日，星期四上周五，去听了化工学院老院长、全国教学名师房房鼎业教授题为《化工，我们的事业》的讲座。房教授谈及化学工程学科及研究内容的发展趋势。这里作一个笔记，因为拿不到房教授的讲稿，内容又多，所以词句并非原讲座内容，错漏在所难免。
化学工程发展趋势：
- 化学工程与环境科学、生物学、微电子学等新兴科学技术学科相交叉、渗透；
- 与近代数学、近代物理、近代化学等基础学科间的紧密结合；
- 重视计算机的应用，化工模拟与控制都是研究的重要内容。
谈及数学工具的重要性，房教授说，这些年来在研究和生产重，他感受很深的是，自己的数学基础不够。以前人们认为化学工程并不需要很深的数学知识，但当代以来这一观念已不再正确。大多数化学工程问题都是非线性问题，要建立其数学模型，常用的数学工具为非线性数学、最优化方法、偏微分方程。化工放大方法从经验放大到相似放大，再到数学模拟放大，可以计算和预测的过程是越来越多、越来越精确了。而化工单元操作基本上都是物理过程，物理基础很重要。说到“物理化学”的问题，导师曾半开玩笑地说：“学好物理化学，走遍天下都不怕。”
化学工程研究方向的变化：
- 由复杂工艺路线向简单工艺路线发展；
- 由简单过程向耦合过程发展；
- 由定态向非定态发展；
- 由常规小分子向大分子、高分子发展；
- 由宏观向介观、微观发展；
- 由描述现象向阐述机理发展；
- 由理想溶液向非理想溶液发展；
- 由极限条件向温和条件发展；
- 由非生命过程向有活活体体系发展；
- 由探索实验向有效预测发展；
- 由参数的单项控制向过程的集散系统控制发展。
房教授在讲座中有很多具体的例子和讲解，可惜的是我笔头不够快，下次听重要讲座要记得带上录音设备了。
化工名人系列之一——G.E.戴维斯
2007年10月23日，星期二涌泉最近打算推出“化工名人”系列文章，介绍在化学工程历史上有重要影响的人物。就让我从G.E.戴维斯开始吧。
George Edwards Davis (1850～1907)英国人，化学工程开拓者。
- 1850年生于英国伊顿，卒于1907年。曾就学于斯劳机械学院和皇家矿业学校。
- 在20岁以前就与温莎煤气厂的韦德森共同从事由煤气中提苯的试验。
- 1870年，他转入曼彻斯特附近的贝莱漂洗厂任化学师。
- 1872年，脱离贝莱漂洗厂任坎诺克－蔡斯化工厂厂长。
- 1880年起在曼彻斯特从事私人咨询顾问工作，并曾任英国皇家碱业视察员。
- 1883年任巴恩斯利附近的罗金厄姆煤气厂厂长。
- 1881年，他协助创立英国化学工业协会。
- 1886年，再度到曼彻斯特从事私人咨询工作，并创办《化工贸易杂志》，该刊直到20世纪50年代仍继续发行。
- 1890年前申请了34项专利，其中15项被批准。
- 1890～1900年间，他扩大自己的技术顾问范围，主编刊物，创立戴维斯氯气加工公司，并在洛斯托克格罗拉姆建立工厂。
- 1895年，戴维斯任英国化学工程学会曼彻斯特分会主席。
- 1900～1907年，致力于技术顾问工作，并开发以自己命名的氰化法。
- 1901年，他把在曼彻斯特工学院讲学的内容，整理成为《化学工程手册》，这是第一部化学工程的专著，该书于1904年出版了第二版。
化学工程历史里程碑
2007年10月21日，星期天周五下午听化工学院房鼎业教授题为《化工，我们的事业》的讲座。房教授谈到化学工程历史上的各个里程碑式的事件。下面结合笔记整理一下，部分为房教授讲座中讲到的，附上自己整理的东西，算是对化工历史的一个回归。
早在19世纪70年代，制碱、硫酸、化肥、煤化工等已具备了相当的生产规模。化学工业在19世纪取得了许多令人瞩目的成就，如索尔维法制碱中所用的碳化塔已高达20余米，并在碳化塔内进行化学吸收、结晶、沉降等过程。这些都是化学工程中化工单元操作的内容。
- 20世纪初~20年代，化学工程学科的诞生
1901年，英国曼彻斯特的G.E.戴维斯（George Edwards Davis (1850～1907)）结合多年化工生产实践，把在曼彻斯特工学院讲学的内容整理出版了《化学工程手册》。这是第一部化学工程的专著（该书于1904年出版了第二版）。作者根据他多年的化工生产实践，认为化学工业发展中的许多问题往往是工程问题，各种化工生产工艺，都是通过为数不多的基本操作如蒸馏、干燥、过滤、吸收、萃取等来完成的，可以对它们进行综合的研究和分析。这些观点构成了该书的基本内容。这是世界上第一本阐述各种化工生产过程共性规律的著作，首次明确地提出了化学工程的概念。虽然还不够完善，但化工界普遍认为它的出版为化学工程学科的形成奠定了基础。
19世纪末～20世纪初，美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）教授W.H.华克尔、A.D.利特尔比较深入地探讨了如何把物理化学和工业化学知识结合起来，去解决化学工业发展中面临的工程问题。1905年，华克尔在讲述工业化学的课程中，已系统地发挥了化工原理的基本思想。1915年，利特尔在化学工程已取得的成就的基础上，提出了单元操作的重要概念，成为化学工程发展史上的一个里程碑。1915年，利特尔提出的单元操作的概念是：任何化工生产过程，无论其规模大小，都可以用一系列称为单元操作的技术来解决。只有将纷杂众多的化工生产过程分解为构成它们的单元操作来进行研究，才能使化学工程专业具有广泛的适应能力。这些观点对化学工程产生了深远的影响。1920年，MIT化工系脱离化学系成为一个独立的系。1923年，华克尔、W.K.刘易斯、W.H.麦克亚当斯三位教授合著的具有划时代意义的《化工原理》一书出版，它成为世界上第一本阐述各种单元操作的物理化学原理和计算方法的著作。很可惜，我所熟悉的中国化工系学生读过这本书的可谓没有。惭愧的是，本人也没有读过，欠的这份债，总是要还的。
- 20世纪30年代~60年代，化学工程学科的发展
这一时期，化学工程的7个二级学科诞生了，分别为化工热力学、传递过程、化工单元操作、传质与分离工程、反应工程、化工系统工程和化工控制工程。（华东理工大学具有化学工程一级学科博士授权点。）
1913年，在无机化工领域取得了一项惊人的成就，以氢、氮在高温、高压和催化剂作用下合成氨（哈伯-博施法合成氨）获得成功。这一成功极大地促进了对催化剂和催化反应的研究。1928年在硫酸生产中，将钒催化剂成功地用于二氧化硫的催化氧化。1936年发明了硅铝催化剂进行的粗柴油催化裂化工艺。对这些气固相催化反应过程和燃烧过程的研究，使化学工程师开始认识到，在工业反应过程中质量传递和热量传递对反应结果的影响。50年代初，随着石油化工的兴起，在对连续反应过程的研究中，提出了一系列重要的概念，如返混、停留时间分布、反应器稳定性等。化学工程师更加清醒地认识到，所有的单元操作都可以分解为动量传递、热量传递和质量传递这三种传递过程或它们的结合，在工业反应器中传递过程对化学反应有着明显的影响。化学工业的发展不断提出新的课题，如在聚合物加工中，要处理高粘度物料，在喷雾干燥设备的设计中，必须对流动模型和传热、传质速率进行详细分析。这一切活动的结果便是三传一反的概念的形成。这些概念在由威斯康星大学教授R.B.博德、W.E.斯图尔德和E.N.莱特富特编写的《传递现象》一书中得到完整的表述。50年代中期，电子计算机开始运用于化工领域。用数学模拟化工设备、过程乃至整个工艺流程成为可能。50年代后期即出现了第一代的化工模拟系统。在计算机上进行模拟试验，提供生产中的参数，它通过计算机软件接受化工流程的输入信息，进行对过程开发、设计、操作有用的系统分析计算，以求化工系统的整体优化，这便是化学工程研究的一个新领域——化工系统工程。至此，化学工程形成比较完整的学科体系。
我认为，不了解化学工程的这一段发展史，就谈不上对化学工程有什么深入认识。很多中学生甚至中学老师也不知道化学工程为何物，在认识上存在很大的误解。
- 20世纪70年代~90年代，化学工程学科的拓展
化学工程是一个范围广阔的学科，它几乎与所有的新兴学科都很有交叉，并形成相应的交叉学科，这使得化学工程学生就业领域特别广阔，化学工程研究者研究领域也遍及各前沿学科。
由于化学工程比较系统地研究了反应过程、传递过程、单元操作过程，它的研究虽然是从化工生产过程出发，但其原理同样适于相关学科的生产过程。化学工程的观点、方法、原理应用于相关学科和领域时，便形成了众多的新领域：用化学工程的观点和方法研究人体内的生理过程，如药物在人体中的扩散，以及研究人工脏器等，形成了生物医学工程。在向材料工业渗透过程中，出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程。随着生物技术的进展，出现了生物化学工程，以解决生物反应器和生物制剂分离等问题，如超过滤技术等。为了探索在离心力场、电场、磁场等作用下的过程规律，出现了场效化学工程。为了保护环境，也为了开发海洋资源，要求研究低浓度混合物的分离技术，于是出现了新的分离技术，如膜分离、泡沫分离等。这些新兴领域的出现，给化学工程学科带来巨大的活力，研究工作正逐渐深入并渐趋系统化，这些也是化学工程工作者应该密切关注的。现在，生物化工、材料化工、环境化工、微电子化工等都很有研究价值。微电子化工材料的发展是电子信息基础产品的基础。
- 21世纪初，化学工程学科的深化
进入二十一世纪后，化学工程的一个重要趋势是空多尺度化学工程的探索（分子尺度（分子机器等）、微观纳米尺度、介观毫米尺度（气泡、液滴、结晶）、宏观厘米尺度、设备米尺度、装置十米尺度）。
今天我谈了化学工程学科的历史，下一次，我计划结合房教授的讲座说说化学工程学科的发展趋势，敬请关注。
