工程热力学发展史精选(九篇)

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第1篇：工程热力学发展史范文

1物理学史的引入可激发学生尝试科学探究与实践的兴趣

新课程重视科学探究对激发学生的求知欲，使学生受到科学方法的训练，培养学生良好的科学素质、创新意识和创造能力方面的重要意义.科学探究的要素包括：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作.物理学史中这方面的例子很多，如在讲到法拉第电磁感应定律时，通过相关物理学史的介绍，使问题的引入自然.科学来源于实践，科学的动力在于人类的求知本性和在大自然中生存和发展的需要.教师可介绍富兰克林在用莱顿瓶进行放电实验的过程中，面对着电火花的闪光和劈啪声，总是禁不住联想到天空的雷电.他意识到莱顿瓶的电火花可能就是一种小型雷电.为了验证这个想法，必须将天空中的雷电引到地面上来.1752年7月的一个雷雨天，富兰克林用绸子做了一个大风筝.风筝顶上安上一根尖细的铁丝，丝线将铁丝联起来通向地面，丝线的末端拴一把铜钥匙，钥匙则一个莱顿瓶中.富兰克林将风筝放上天空等待打雷.突然，一阵雷电打下来，只见丝线上的毛毛头全都竖立起来，用手靠近铜钥匙，即发出电火花，天电终于被捉下来了.富兰克林发现，储存了天电的莱顿瓶可以产生一切地电所能产生的现象，这就证明了天电和地电是一样的.

2物理教学中穿插物理学史有助于学生全面理解物理规律

物理规律(包括物理定律、定理、原理、法则、公式等)反映了物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的规律.在进行物理教学时，为了让学生最有效地掌握好物理规律，应使其对物理规律的建立过程有一定的了解，这就需要教师经常把物理学史知识渗透到物理教学之中.这是由于物理学的创立和发展是具有连续性的，后人的研究工作总是以前人的研究成果为基础，重要的物理规律都是经历了艰难和曲折的历史发展过程的.让学生了解这些规律的发现过程，会对学生学习物理规律、形成严谨的工作态度和作风产生重大的影响.例如在讲述万有引力定律和牛顿运动三定律时，可以给学生介绍当时的社会背景：l6世纪以后的欧洲，由于航海、战争和工业的需要，大大地促进了力学的发展，推动了对天体的观测和研究.波兰天文学家哥白尼对天象进行了长期的观测，获得了大量的观测资料，在对这些观测资料进行了整理和分析后，提出了“日心说”的理论体系，了统治天文学领域一千多年的托勒密“地心说”体系，打开了自然科学的大门.继哥白尼之后，丹麦天文学家第谷以他惊人的毅力和毕生的精力对行星的运动进行了精确的观测，并采集到大量的观测数据，这为他的学生开普勒的进一步研究打下了良好的基础.开普勒有着丰富的想象力和杰出的数学才能，在整理和研究第谷所观测到的数据中总结出了开普勒三定律.

3物理学史加强科学研究方法教育，可培养学生的辩证唯物主义世界观

物理学是一门实验科学.1901年～1992年，共有142位物理学者荣获诺贝尔物理学奖，其中因实验而获奖的有103位.正如丁肇中教授所说：“物理学是从物理实验中产生的.”在实验课中引入物理学史，一方面是提高实验效果；另一方面是从历史上阐述相关理论的产生、发展、验证和形成的过程，通过史料知识把相关的理论知识连成网络，形成知识面，从而可以使学生更好地理解物理学中理论和实验的辩证关系，物理学发展与社会生产和科学技术发展的辩证关系，使学生不仅理解物理概念、定律和原理这样一些科学成果，而且理解获得这些科学成果的基本过程.另外，每位科学家又有其研究问题的独特的科学方法.结合物理学史加强科学研究方法教育，有利于培养学生的辩证唯物主义世界观.

4运用物理学史可帮助学生澄清一些历史事实

万有引力定律的发现，并不是从苹果落地的“顿悟”中产生的.早在17世纪初，吉尔伯特、开普勒、伽利略等人就提出过天体间存在万有引力的思想.1654年，法国天文学家布里阿尔德奥已提出太阳对行星的引力和二者的距离的平方成正比的假说.在牛顿正式提出万有引力定律之前，1616年英国皇家学会已成立一个专门委员会研究重力问题.胡克、哈雷、雷恩在万有引力定律问题的研究上都作出了重大贡献.胡克已觉察到引力和地球上物体的重力有相同的本质；哈雷和惠恩也在1679年按照圆形轨迹，由开普勒第三定律和惠更斯的向心力公式证明了作用于行星的引力与它们到太阳距离的平方成反比.由于无法找到能证明吸引力与距离的平方成反比的普遍规律，哈雷于1684年8月还曾到剑桥大学向牛顿请教.牛顿在研究和概括前人的成果，并用数学方法对月球与地球间引力及运动规律作了大量的验证工作之后，于1685年提出了万有引力定律的表达式.结合这段历史不但澄清了历史事实，而且消除了学生头脑中关于“万有引力定律”是牛顿的偶然性创造的错误认识.

第2篇：工程热力学发展史范文

当前中学物理教学工作中，人们不断地强调科学方法的重要性，其根本原因是科学方法具备科学知识没有的和相对独立的知识认知功能。科学教育方法和科学知识在本质上是相互统一的，但是这两者之间有着非常大的区别。科学教育方法所涉及的并不是物质观念下的世界本身，而是人们对物质世界认知的一种途径与形式，是一种高度抽象化的观念，而其本身也具备较为独特的表达形式，它通常隐藏在知识点的后面，支配着物理知识的获得和运用。所以，科学教育方法具备以下几个方面的功能：

1.导源功能

科学教育方法中的导源功能主要是指在科学的发现中作为一个相对独立存在的理论体制，针对科学理论所形成的一种开源的作用。也就是说，科学研究形式要是形成，就会对科学理论的长远发展起到决定性的作用。对于还没有被发现的科学理论就像没有被发现的宝藏，而科学教育方法就是寻找宝藏的线索和途径。杨振宁在对爱因斯坦的研究过程中发现，在狭义相对论建立初期，物理学在世界上的发展主要是通过物理实验得到的方程，从中总结出物理规律以及整个物理理论体系。比如经典力学、热力学以及电磁学基本都是遵循这种途径，这就是通过实验归纳的科学方法。在狭义相对论已经建成之后，这个过程就相应地被调转回来，物理学首先建立起物理方程、理论的结构，然后再回归到物理实验当中，通过物理实验来验证理论的真伪。

2.突破功能

科学教育方法具备突破的功能。从物理学的发展历程中可以看出，在物理教学过程中所有取得的重大突破和进展，基本都是在遵循科学正确的理论指导下，通过无数次的实验和实践所得出的。在物理学的发展史上，著名的黑体辐射公式的得出就很好地说明了这个特点。普朗在1900年前就通过假设的方式引入了两字的概念，并且通过插入法得出了实验结果和理论结果完全一致，他成功的关键就在于遵循科学的方法。

二、中学物理教学中实施科学教育方法的有效渠道

第3篇：工程热力学发展史范文

关键词：量子力学 教学研究 哲学思想

“大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善。”温故知今，止于至善，提高当代大学生的哲学素养、人文情怀和科学素养，是素质教育的要求之一。以牛顿运动三定律、电磁理论和热力学及统计物理学为基础的经典力学诞生于17世纪，成功地解释了大量物理学现象，取得了辉煌的科学成就，曾经被人们信奉为客观真理。在19世纪末20世纪初，人类以巨大的热情来研究原子核和放射现象，导致了两大理论成果的诞生：量子理论和相对论。随后，激光器、二极管、三极管、集成电路、互联网、移动通信、登月等等，这些辉煌的成就促使人类迈进了信息时代。运动着的电子――一个小小的微观粒子，却促使人类文明进入了电子信息时代。事实表明，现代信息技术的理论基础是物理学，信息的产生、发送、接收和处理，都是由一个个物理的系统来实现，因此信息世界的物理体系归根结底要受到物理定律的制约。现在人们明白了，经典物理理论仅适用于宏观低速运动的物体的场合，而对于微观小尺度下、接近于光速运动的粒子的运动规律误差会变得很大，必须使用相对论和量子理论来描述。而经典物理理论仅仅是量子理论和相对论在低速宏观范围下的良好近似。

量子理论是二十世纪最伟大的发现之一。量子理论的形成和发展，是整个物理学发展中最值得书写的，也是对青年大学生最具有启发意义的过程，在此期间包括了爱因斯坦的奇迹年（1905年）。梳理和探究整个过程中所包含的科学思维，科学方法，科学理论，科学素养……都是值得我们去探索、去深思、去挖掘的。

一、对青年大学生物质观和运动观的进一步加深具有重要意义

科学技术发展到21世纪，人类对于物质世界的认识进入到了纳米尺度。材料学科的研究中出现了很多量子效应。量子理论中的许多不同于经典力学的物理现象颠覆性地发展了经典力学的思维，拓宽了人类认识物质世界的视野，使人们对运动的本质有了更进一步的了解。随着人类认识的不断深入和材料尺寸的不断缩小，电子运动的量子效应愈加明显。现在人们已经明白了，电子既是一种微观粒子，同时也是一种波，这就是所谓的波粒二象性。与经典物理现象不同的是，微观粒子的诸多物理量之间受到量子规律的束缚，其中之一便是著名的不确定性原理，例如时间与能量之间、动量与位置之间等。此外，另一个有趣的现象是电子的势垒贯穿效应，即能量小于势垒高度的电子或者其它微观粒子可以以一定的几率，越过势垒，运动到势垒的右边去。尽管一个理性的人对这种解释可能不满意，但是我们必须明白“隧穿”仅仅是我们为了理解的方便而构造的一个东西，除非人们对量子世界的认识更进一步。我们唯一能确定的是当满足一定条件的时候，隧穿效应就会发生。

二、对青年大学生思维拓展与创新具有重要的启发意义

量子理论是描述微观粒子运动规律的理论，其概念体系与研究宏观现象及其规律的经典物理学有很大的不同。量子理论的出现，是人类对物质世界认识日益深化的结果，为其他自然学科的发展开辟了广阔的前景。从培养研究型科学人才的角度来说，量子理论是与现代科学研究联系最紧密的课程之一。这对当代青年大学生提出了更高、更严格的要求。

第一，必须尊重客观世界的运动规律，坚持创新思维，深刻认识微观世界的规律。规律是物质在运动过程中表现出来的必然的、稳定的、永恒的联系，任何事物之间都有联系，都是矛盾的对立统一体，这就需要在实际的学习探索中抓住主要矛盾以及矛盾的主要方面。同时，矛盾具有特殊性，内因是事物发展的根据，决定着事物发展的方向和主要性质，外因是事物发展的次要因素。在实际的处理过程中要区别对待。

第二，注意量变到质变的积累。量变是指事物单纯数量上的增加或减少，事物保持其质的稳定性。质变是指事物根本性质的变化，“量变质变新的量变”是事物发展的基本规律。注意收集数据，逐步地总结规律。任何重大的发现，都有一个辛苦的积累过程，面对纷繁杂芜的实验数据，如何去伪存真，由表及里，层层剖析？这需要尊重客观规律，逐渐挖掘深层次的信息，切勿急于求成或者违背客观规律。这方面在量子理论的发展过程中体现得尤为重要。

第三，量子理论是开放的理论，对量子理论的争论一直在继续。量子理论过去的成功并不意味着它是一个彻底完善的物理学理论。自量子理论诞生以来，关于量子理论的思想基础和基本问题的争论，从来就没有停止过。人们对于量子理论本身的完备性及其一些基本观念的理解，甚至持有截然不同的观点。其他的理论也是在不断地争论中不断完善。

三、量子力学中的数学思想及其知识框架

量子力学中主要的数学知识，主要是Hilbert内积空间，这是学生在学完微积分初步、线性代数以及概率论后需要掌握的、在工程领域内应用最为广泛的一门数学学科，也是对空间解析几何的推广和延伸。其中包括了对前面提到的几门学科的综合应用，例如量子力学中的力学量，用线性算符来描述，则必须是厄米的；用海森堡的矩阵力学表示，则要求该矩阵的本征值和平均值均为实数；还有，在计算不同物理量表象的矩阵元时，要用到定积分的运算；而不同表象之间的变换，需要用到矩阵变换；此外，在讲到微扰论和变分法时，还需要进一步的用到更多的数学知识。这些数学学科分支的交叉出现，足以让学生对该门课程的进一步学习产生畏惧心理。如何消除和转变学生的这种畏惧心理，这就要求教师在课堂上增强授课的趣味性。事实上，一部量子力学的发展史，包含了太多的启迪、方法、思维和科学研究的因素，因利势导，重视基础知识的讲解，将所有涉及到的数学知识及其发展史，生动地传授给学生。笔者经过近五年的课堂教学，认为对当前的大学本科学生，倘能在授课中能做到这一点，那么，学习《量子力学》的意义就达到了。

结论：以量子理论为核心的量子物理无疑是本世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。它不仅代表了人类对微观世界基本认识的革命性进步，而且带来了许多划时代的技术创新，直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。让学生在不断的思考和探索中，体会到学习和思考的快乐；对学生的世界观、物质观以及运动观的进一步深入，具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]格雷厄姆•法米罗,涂泓等译.天地有大美之现代科学之伟大方程,世界图书出版社,2008

[2]施塔赫尔,范岱年等译.爱因斯坦奇迹年.上海科技出版社,2001,7

[3]曾谨言.量子力学.科学出版社,2010,4

[4]伯特兰•罗素.西方哲学史.中国商业出版社,第1版,2009,1

第4篇：工程热力学发展史范文

1 原子物理部分的知识点及高考考纲要求

α粒子散射实验，原子的核式结构(Ⅰ)；氢原子的能级结构。光子的发射和吸收(Ⅱ)；氢原子的电子云(Ⅰ)；原子核的组成。天然放射现象。α射线、β射线、γ射线、衰变。半衰期(Ⅰ)；原子核的人工转变。核反应方程。放射性同位素及其应用(Ⅰ)；放射性污染和防护(Ⅰ)；核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程(Ⅱ)；重核的裂变、链式反应、核反应堆(Ⅰ)；轻核的聚变，可控热核反应(Ⅰ)；人类对物质结构的认识(Ⅰ)。

2 对教材的处理

笔者的做法是将“原子和原子核”放在20世纪初到21世纪初这一跨度为100年的背景上审视这部分内容，将其视为一个开放性的系统，在不变更其主体结构的前提下，渗透“科学、技术与社会”的思想，突显这部分内容在方法论上的价值，对“原子和原子核”的复习安排从三个维度展开。

2.1 知识维度 “原子和原子核”按从大到小，从外向内，采取“剥葱式”的方式展现知识网络，具体线索为：原子结构原子核结构基本粒子核技术和核能的应用。

原子结构的知识脉络：汤姆生枣糕式原子模型卢瑟福有核模型玻尔模型(经典理论基础加上量子化的模型)。这一层次以玻尔模型为重点，作为学生认识过程中的台阶，在研究和解释某些现象涉及到原子结构知识时，也以玻尔模型为依据。

贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核是可变的、可分的，使传统的自然观受到很大的冲击，这一部分让学生知道原子核的衰变、人工转变、核组成、质子和中子的发现、人工放射性同位素的发现及相关的应用。

原子核能――尤其是通过裂变和聚变这两条有效途径获得核能，是当前解决能源问题中大家关心并积极研究的大事情。我们有必要让学生了解这方面的基础知识和进展情况，何况高考也有这方面的要求。爱因斯坦质能方程的复习中，我们有责任让学生体会其中的科学美。你看E=mc2是如此简洁、完美、真是“秋水文章不染尘”，没有任何渣滓，直达深处，径直揭示出宇宙的奥秘。

2.2 方法维度 人们对原子和原子核的研究，为我们展示了一条非常清晰的科学研究的途径：实验(事实)――理论假设――实验(提供新的事实)――修正理论(甚至建立新的假设)，人们在不断修正错误中逼近事物的本质，获得真理性的认识。

1895年发现X射线，1896年发现天然放射性现象，1897年发现电子，连续出现的三大发现在科学界和哲学界产生的影响是十分巨大的，给整个物理学界带来了困惑和论争，法国著名物理学家彭加勒、路・乌尔维格、意大利的奥・利希、奥地利的马赫，甚至革命导师列宁也加入了这场讨论，马赫将这称作为“原理的普遍毁灭”(原子的不可分割、不变性被打破了，物质不灭和能量守恒的规律受到新的检验等等)。唯心论者认为“原子非物质化，物质消失了”。我们用今天眼光审视过去，不难发现，物理学在这些发现后达到了一个新的高度。

人们认识原子的历程中方法论的因素非常丰富，科学理论的发展并不是新理论毁灭了旧理论的成果，而是新理论既指出了旧理论的优点也指出它的局限性，从而使我们能把自己的理念提高到更高的理论水平。不仅原子和原子核理论如此，任何物理学的变化，无论看起来有怎样的革命性，都是如此。

2.3 情感态度与价值观的维度 100年来，人类认识物质结构的历史，可以说是波澜壮阔。我们不妨回忆一下这一串光辉的名字：贝克勒尔、卢瑟福、玻尔、玛丽・居里和皮埃尔・居里夫妇、约里奥・居里和伊利芙・居里夫妇、查德威克、钱三强和何泽慧夫妇、李政道和杨振宁、王淦昌等等。掸去灰尘，打开尘封的历史，我们会发现这闪光名字背后鲜活的科学事件。教学中渗透科学史的知识，有助于培养学生对科学的正确认识，有助于学生创新意识的培养，有助于学生理性怀疑意识的建立和批判精神的形成。

1909年卢瑟福在做α粒子散射实验时发现大约有八千分之一的α粒子发生超过90°的大角度散射。卢瑟福后来提起这件事时曾说：“这是我一生中最不可思议的事件。这就像您对着卷烟纸射出一颗15英寸的炮弹，却被反弹回来的炮弹击中一样地不可思议。”这促使卢瑟福去思考他的老师J・J・汤姆生原子模型的正确与否这一问题。本来，汤姆生为β散射建立个一个多次碰撞的理论，可以解释大角度散射。但当用到α粒子散射时，由于α粒子比电子质量大得太多，故两者多次碰撞几率趋于零。而实验结果却是八千分之一，这是一个极大的矛盾。

一边是恩师的理论，一边是千真万确的实验结果，卢瑟福陷入了极其矛盾的境地，经过长时间思考，1910年底，卢瑟福终于作出决断，放弃汤姆生模型，承认原子有核，建立原子核式结构模型，为原子物理和核物理的发展奠定了最主要的基础。

批判精神的核心是理性怀疑精神，表现为不迷信权威，不迷信书本，坚持真理。哈佛大学以“与柏拉图相知，与亚里士多德相知，更重要的是与真理相知”作为自己的校训，亚里士多德的名言“吾爱吾师，吾更爱真理”，更是批判精神的写照。物理学的发展史就是一个反思、怀疑、批判、求真、求美，求新的一部发展史。从光的微粒说、波动说到波粒二象性和光子说，从古典力学，经典力学再到相对论力学，从热质说，热力学到能量说，爱因斯坦与玻尔之间就量子力学是否完备发生的长期争论等，都是让学生体悟批判精神的生动素材；对物理学史的阅读、听讲、讨论本身就是一种培养批判精神的过程。

在复习教学中使学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观都得到提升，一定量的训练是一个重要手段。

3 高考中的“原子和原子核”的问题聚焦

注重考查近代物理，是近几年高考命题的一个显著特点，命题者往往将这部分知识和现代科技进展联系起来，考查应试者采集信息、处理信息、综合应用知识解决问题的综合素质，体现了高考物理与时俱进、学以致用的鲜明时代特色，“原子和原子核考点”因而成为近年高考的热点。现选择部分习题，以供参考。

3.1 与原子结构模型相关问题

例1 ［2001年上海物理卷］卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ ）答案：ACD

A．原子的中心有个核，叫原子核

B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中

C．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里

D．带负电的电子在核围绕着核旋转

3.2 原子的能级跃迁问题

例2 ［2004年江苏物理卷］若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出去，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)。21484Po原子核从某一激发态回到基态时，可将能量交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离，实验测得从

3.3 电磁场中的核衰变问题

例3 ［2003年全国理综新课程卷］K－介子衰变的方程为：K－π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电。一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与Rπ-之比为21。π0介子的轨迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为（ ）答案：C

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A.11 B．12

C．13 D．16

3.4 与守恒定律相关的的综合问题

例4 ［2000年全国春季理综卷］云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在于磁场垂直的平面内。现测得α粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中质量亏损(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)

答案：Δm=M(qBR)22c2m(M-m)

3.5 爱因斯坦质能方程问题

例5 ［2006年广东物理卷］据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )答案：AC

A．“人造太阳”的核反应方程是21H+31H42He+10n

B．“人造太阳”的核反应方程是 23592U+10n14156Ba+9236Kr+310n

C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2

D．“人造太阳”核能大小的计算公式是 E=12mc2

例6 ［2006年江苏物理卷］天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生3min左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。

（1）把氢核聚变就简化4个氢核（11 H）聚变成氦核（42 He），同时放出2个正电子（01e）和2个中微子（νe），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。

（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每s钟银河系产生的能量约为1×1037J（P＝1×1037J/s），现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）

（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。

（可能用到的数据：银河系的质量约为M＝31×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10-27kg，1u相当于1.5×10-10J的能量，电子的质量m＝0.0005u，氦核的质量mα＝4.002 6u，氢核的质量mp＝1.008 7u，中微子νe质量为零。

答案：（1）411H42He+201e+2νe；

ΔE=Δmc2=4.14×10-12J。

（2）氦的含量 k≈2%。

（3）由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。

除上面几种类型的问题外，还有半衰期等问题，限于篇幅不再赘述。

第5篇：工程热力学发展史范文

关键词：建筑设计；节能技术；影响

中图分类号：TU2文献标识码： A

人类生活对建筑的需求，大致经历了掩蔽建筑阶段、舒适建筑阶段、健康建筑阶段和绿色建筑阶段。自20世纪90年代以来，中国建筑业始终保持高速发展，中国城市人口迅速增长，城市化水平快速提高，因此，人们对室内环境舒适的要求也逐步提高。但由于目前我国建筑的围栏结构保温隔热性能不好，空调采暖系统效率不高，导致单位建筑面积能耗不理想，能源浪费较严重，因此，我国对建筑节能发展提出新的要求。纵观建筑发展史可见，一个好的建筑要求其设计应该是各个专业完美的结合，反映不同形式的技术语言的运用，因此，这就需要在建筑设计中综合考虑各种影响因素来满足建筑室内环境的设计要求。

一、建筑节能理念在建筑设计中的重要性

近年来，我国国民经济高速发展，城市建筑快速建设，大多数建筑节能设计不到位，导致我国的建筑能耗逐年大幅上升，如果继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难的问题，因此，在建筑设计中应贯彻节能设计理念势在必行。我国的能源总量不容乐观，虽然我国地大物博，资源丰富，但由于自然资源在不断扩大的消耗，尤其是煤炭资源始终是我国能源利用的主体能源，且能源分布不均衡，能源供应比例严重不协调和储备资源严重缺乏及能源的利用率偏低等问题，传统的不可再生能源目前已经面临枯竭的危险。因此，节能建筑的全面应用将促进社会的能源消耗的良性循环，有利于经济的持续发展，并从根本上改善社会经济发展与资源的高消耗之间的矛盾状况，同时改善人民的生活环境水平，保障国家的环境、能源安全，提高人民的环保意识，进一步全面贯彻落实科学发展观。

二、节能技术对于建筑设计的影响

节能技术对于建筑设计的影响主要包括对于建筑平面形态设计、建筑立体形态造型设计及建筑立面形态设计等三个方面的影响。

1、节能技术对于建筑平面形态设计的影响

在节能建筑的平面设计过程中，对于建筑的平面凹凸、门窗朝向、房间布局都要考虑周全。据研究显示，建筑体形系数每降低 0.1%，建筑能耗可下降 8kWh/(.a)，因此，在单体设计中的建筑尽量减少平面的凹凸，保证外形简单，建筑外表面积与体积的比值越小，与室外空气接触的部位就越少，建筑的能耗也就越少。同时，不同朝向的建筑物，在相同季节获得的的太阳辐射热量和热损失也不一样，所以建筑的朝向与建筑节能也有直接关系。合理的建筑朝向可利用自然环境来使室内达到最大的舒适度。将住户经常出入的厅、主要卧室设置在日照条件良好和通风条件最佳的位置可在冬天充分利用温暖的日照，又可在夏季获得良好的自然通风条件，实现室内冬暖夏凉的效果，为住户节约采暖和空调的能耗。

2、节能技术对于建筑立体形态造型设计的影响

新节能技术以流体力学、空气动力学、热力学等相关物理学知识为形体处理依据决定建筑多表现为流线型。建筑节能技术向建筑形态的转译过程是以一种抽象的形态结构关系传达信息，使得建筑变形，从而更具流动性和非几何性的特征。

3、节能技术对于建筑立面形态设计的影响

在建筑的整个护结构中，墙体能耗所占整个建筑耗能比例最大，约 25%左右。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外，还具有保温作用。实践证明，节能外墙可使室内温度与普通外墙相差在10℃左右。目前我国建筑中采用的新型墙体材料和保温节能墙板等有效提高建筑节能效率。此外，在建筑能耗方面，铝、塑窗散热量平均约占建筑护结构总散热量的50%左右。因此，窗户作为薄壁的轻质构体，是建筑护结构中耗热的薄弱环节。所以改善门窗的绝热性能是节能工作的关键之一。

三、贯彻落实全面的建筑节能设计

1、建筑设计中实现建筑节能的基本条件

应用先进的技术手段有利于实现建筑节能。建筑工程项目应按照具体施工要求设计相应方案以降低施工技术对建筑的能耗。

尽量选用投资少节能效率高的技术。根据当地的社会经济发展基本情况选用建筑新技术。

2、建筑设计中实现建筑节能的方法

（1）合理选址。由于在建筑设计中,既要使建筑在其整个施工过程中保持适宜的气候环境, 为建筑节能创造条件, 同时又不破坏施工区域生态环境的平衡。因此要根据当地的气候、地质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来进行建筑选址。

（2）合理的外部环境设计。通过设计合理的外部环境设计来满足建筑功能的需求。

（3）合理的规划和体型设计。合理的确定建筑群整体体量、建筑单体体型、建筑形体组合和建筑日照及朝向等方面。

（4）建筑单体的节能设计。通过对建筑外墙、屋面及相关热桥、门窗等部位的节能构造设计、对内部功能空间的合理分隔和新型建筑节能材料和设备的设计等，达到降低能量损耗和改善室内气候环境的效果。

3、建筑各部位的节能构造设计。

在满足建筑的基本组成部分之外,通过对屋顶、采暖与非采暖之间楼板、采暖与非采暖之间的内墙体、外墙、外门窗等的保温及构造方面进行优化，同时充分利用建筑外部的气候环境,以达到建筑各部位节能的效果和改善室内环境的目的。

主要包括以下等方面：

（1）通过采用坡屋顶、加强屋面保温或设置保温隔热屋面等措施达到屋顶节能的效果；利用楼板层结构中空间, 以及楼板吊顶造型达到楼板层节能的效果。

（2）采用适当的保温、防潮、隔热等措施及能够改善气候环境条件的特殊构造达到墙体节能的效果。

（3）考虑控制建筑不同朝向的窗墙面积比；设置遮阳措施；采用自然通风。

（4）外门应根据地各地气候采取相应的保温隔热节能措施。

（5）采用高性能的建筑门窗和幕墙技术达到门窗节能的效果。

（6）建筑物围护结构细部要采纳以下措施：

①热桥部位应采取口可靠的保温与"断桥"措施。

②外墙出挑构件及附墙部件采取隔断热桥和保温措施。

③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理。

④门、窗框与墙体之间的缝隙, 应采用高效保温材料填充。

⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙采用保温材料和嵌缝密封膏密封。

⑥全玻璃幕墙的隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙需填充保温材料。

4、合理的设计建筑空间。

在充分满足建筑使用功能要求的前提下, 对建筑内部空间进行合理分隔以此改善室内保温、通风、采光等微气候条件，满足降低能耗的目的。

5、选用节能型建筑材料。

全面建筑节能的一个重要方面就是合理选用节能型建筑材料。应用新型高效材料同时结合施工环境的具体要求选择健康、高效、经济、节能的建筑材料应用到建筑节能中去。

6、加强建筑节能设计方面的学习。

要求建筑师加强建筑节能方面的学习同时推行建筑节能的新理念，强调中国节能建筑发展的民族性、地域性。

结语：由于目前我国资源多为不可再生能源，建筑节能设计为能源节约提供了巨大的潜力。随着人们思想观念的不断提高和建筑业的不断发展，为建筑节能技术的发展提供了新的课题,同时建筑节能技术的不断发展也推动了建筑设计的进步。所以当代建筑师应密切节能技术的发展，将其运用于建筑形态的设计，使建筑的平面布局、空间功能和结构体系都能进一步的达到节能的目的，使建筑、环境、能源消耗之间的达到最佳结合方式。当然在实际的建筑设计中需要注意的问题还有很多，但相信只要建筑设计者能够认真地进行建筑节能设计工作，就可以有效地降低建筑能耗，为我国的建筑发展和能源保护工作做出更多贡献。

参考文献

[1]韩春梅. 设计工作中应重视建筑节能设计[J]. 山西建筑,2010,1.

第6篇：工程热力学发展史范文

制约中国经济的“心脏病”

2月10日，俄罗斯总理梅德韦杰夫命令称，俄罗斯联邦政府批准了与中国联合研发先进重型直升机（AHL）的政府间协议。AHL的起飞重量将达38吨，货舱载重量10-15吨，最大时速300公里，航程630公里，实际升限5700米。俄罗斯直升机公司与中国中航直升机有限责任公司有关AHL的谈判始于2008年。但有关发动机的选择，令AHL的设计和生产工作长期停滞不前。

航空发动机（Aircraft engine 或aero-engine）直接影响飞机的性能，是“飞机的心脏”，是经典力学在工程应用上逼近极限的一门技术，是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志。

世界上大大小小飞机制造厂很多，能够制造飞机的国家超过二十个，但是，全球能够独立研制高性能航空发动机的国家，只有美、英、法、俄等少数几个国家，门槛之高可见一斑。而这一领域也是困扰中国多年的短板。

航空发动机研究属于实验性科学，存在极大的高风险性和高投入性。由于任何一种高性能航空发动机都必须进行数以万计的科学试验和适应性检测，大量的试验就像“一边大规模投入一边取得实验数据”的“烧钱游戏”。

美国国家关键技术计划说明文件，将航空发动机称为“一个技术精深的使新手难以进入的领域”，“需要国家充分保护并利用该领域的成果，长期数据和经验的积累，以及国家大量的投资”。有数据显示，过去50年中，美国在航空发动机领域的累计投入达到1000亿美元。

由于我国在上世纪60、70年代世界航空发动机大发展时代，没能有足够的资金投入到发动机科研领域，那个时代就造成我们的航发断档落后了30年。

多年以来，几代航空人矢志追求为我国自主研制的飞机装上“中国心”。

然而，尽管已历经过多年的努力，但中国在航空发动机生产方面实现的突破非常有限。直至今日，中国几乎所有民航飞机发动机都依赖进口，军用发动机则以“仿研+引进”为主，自主研制的型号很少。

在商业航空领域，将于2017年首飞的中国旗舰飞机C-9型喷气式客机使用的是通用电气公司航空集团和赛峰集团的合资公司CFM国际公司制造的发动机。

著名航空动力专家刘大响院士认为中国航空发动机研制存在五大不足：一、基础研究薄弱，技术储备不足，试验设施不健全；二、国家经济相对落后，研制经费严重不足；三、对发动机的技术复杂性和研制规律认识不足；四、基本建设战线过长、摊子过大、力量过散、低水平重复；五、管理模式相对落后，缺乏科学民主的决策机制和稳定、权威的中长期发展规划。

如今，即使中国制造业在四代航发上取得了巨大进步，但国内制造的最先进航空发动机只相当于美国20世纪90年代的技术水平，这种差距仍达到30年。

“心脏病”是中国飞机研制开发的一个技术短板，不但一直制约中国航空工业的发展，还制约着中国经济全面发展。

航空发动机被形象地被称为“工业之花”。由于航空发动机产业价值链长，覆盖面广，涉及机械、材料、电子、信息等诸多行业，对基础工业和科学技术的发展有巨大的辐射效应， 对国民经济的带动作用明显。

行业专家表示，按照产品单位重量创造的价值计算，如果以船舶为1，则小汽车为9、电视机为50、大型喷气飞机为800、而航空发动机高达1400，经济价值十分突出。

目前，民用航空发动机市场上，真正具有技术和商业优势的只有美、英、法三国的四家公司――美国通用电气航空集团公司（GE航空）、普惠公司（P&W）、英国罗罗公司（R&R）以及法国斯奈克马公司（SNECMA）。这四家公司在全世界民用发动机市场份额接近90%。在航空发动机领域，与领先国家相比，我国还有着很大的提升空间。

赶超的步伐

第二次世界大战结束至今，航空燃气涡轮发动机（Gas turbine 或Combustion turbine）取代了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力的主导地位。在技术发展的推动下，涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和桨扇发动机，等等，在不同时期，在不同的飞行领域内，发挥着各自的作用，使航空器性能跨上一个又一个新的台阶。

航空燃气涡轮喷气发动机发展到今天，已经经历了好几代。（见p53图表）

北京航空航天大学教授、中国工程院院士刘大响指出，“具有独立自主研发航空发动机的设计能力、制造能力和产业链是我国成为创新型国家的重要标志之一，是我国向科技创新型国家结构化转型的必要条件。”

中国开始加大航空发动机的投入只有20年，军用发动机领域也仅仅是把涡扇-10太行发动机做到了基本堪用的最低要求。

航空发动机是装备制造业的尖端，是国之重器，尽快在这一领域实现突破，对于增强我国经济和国防实力、提升综合国力具有重大意义。数十年来，几代中国人锲而不舍地为研发属于中国自己的航空发动机而努力奋斗。

2016年，注定是中国航空发动机发展史上关键之年。国家级航空发动机集团公司――中国航空发动机集团高规格成立并确立建设世界一流航空发动机企业的目标，“航空发动机基础研发国家队”集结，国家重大科技专项建设提速……连续出台的重磅举措，彰显了我国自主打造先进航空发动机的决心，早日实现航空大国向航空强国的转变。

8月28日，中国航空发动机集团有限公司成立大会在京举行。新成立的中国航空发动机公司正是要集中致力于发动机设计、制造、试验、相关材料研制等方面，建立中国航空动力研制和生产的完整产业链，以提升我国航空发动机整体水平。立足自主创新解决中国航空动力。

12月28日，由中国航空发动机集团组建的中国航空发动机研究院正式挂牌成立。这是我国第一家国家级航空发动机研究院，承担着航空发动机发展战略与规划研究、基础与应用技术研究、共性技g研究、仿真技术研究、研发系统建设、信息化建设、对外合作等职责，致力于建成国家级航空发动机创新中心。

而此前，“航空发动机专项行动”也一直在积极筹备中，根据从多个渠道获取的信息，这一专项行动将重点聚焦涡扇、涡喷发动机领域，同时兼顾有一定市场需求的涡轴、涡桨和活塞发动机领域，主要研发大涵道比大型涡扇发动机、中小型涡扇/涡喷射发动机、中大功率涡轴发动机等重点产品。

为了快速有效地推进重点产品的研发，专项行动还将安排包括商用航空发动机运营、航空发动机智能化生产线等在内的多个产业示范工程。而先进大涵道比风扇系统、高级压比高压压气机等关键零部件，以及长寿命涡轮、先进航空复合材料等关键技术，也会是专项行动的攻坚重点之一。

中国航空发动机行业现状调研分析及发展趋势预测报告（2017版）预计，未来20年我国将新增民用客机和货机5363架，市场价值达8300亿美元。而波音公司预测未来20年，中国新增民用飞机数量将达到6330架，市场价格约为9500亿美元。若取预测市场价值的平均值，再以航空发动机占整机价值的30%进行估算，未来20年，我国民用航空发动机市场空间约为2572亿美元。

招商证券研报认为，随着国家发动机公司的成立以及重大专项的投入，作为国家队体系的中航动力、中航动控、成发科技和南通科技一方面将得到大量的研发投入和项目资源，另一方面新的集团公司成立，有助于其体制变革和经营效率等的提升，整体将最为受益。另外，体系外企业利用自身技术优势和灵活的经营机制，有望在材料、零部件加工和小型发动机等细分领域获得较快成长。

和自己较劲的工业之花

中国航空发动机的发展，牵动着每一个中国人的心。尽管中国已经将航空发动机列为国家重大发展项目；尽管中国成立了航空发动机集团，从顶层理顺了航空发动机的研制生产体制；尽管继美国和俄罗斯之后，中国是世界第三个拥有自主知识产权的先进大推力小涵道比军用涡轮风扇发动机的国家；尽管近几年，中国航空发动机开始呈现型号井喷发展的喜人形势；尽管中国制造业在四代航发上取得了不小的进步；尽管……

但是，与美欧国家相比，中国在先进航空发动机研制上依然像一个初学者，国内制造的最先进航空发动机只相当于美国20世纪90年代的技术水平。

航空发动机是典型的技术和知识密集型高科技产品，亦有“现代工业皇冠上的明珠”之称，是基础科学、技术的集大成者。如果说飞机制造是世界工业金字塔的塔尖，那么航空发动机就是塔尖上镶嵌的钻石。美国长期把航空发动机列为仅次于核武器的第二敏感技术。

中国航空发动机集团的专家指出，航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一，涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等众多领域。

一方面，航空发动机需要在高温、高压、高转速和高载荷的严酷条件下工作。这意味着航空发动机要求的技术标准极高。

温度有多高？目前先进的航空发动机工作温度在1850K，大大超过发动机涡轮叶片镍基合金的熔点。压力有多大？发动机压气机增压后的压力高达数十个大气压，相当于四五个蓄满水后的三峡大坝底部压力。旋转有多快？转子每分钟旋转几万转，叶尖承受的离心力相当于40吨重卡车的拉力。

另一方面，航空发动机还得满足推力/功率大、重量轻、可靠性高、安全性好、寿命长、油耗低、噪声小、排污少等众多十分苛刻而又互相制约的要求。这意味着航空发动机研发的复杂性极高。

发动机燃烧室及涡轮处的温度能达到1600―1700℃，加力燃烧室内温度高达1800―1900℃，而目前高温合金材料耐受的最高温度仅为1100℃。这就必须在发动机中采用复杂的冷却系统，设置迷宫一样的冷却通道、成千上万个引入冷气的细微小孔。

由于要在高温、高压、高转速等条件下使用，同时还有“体积要小、重量要轻、寿命要长、可以重复使用”的要求，因而航空发动机又被称为“和自己较劲的工业之花”。

毫无疑问，研制高性能的航空发动机本身是一项难度极大的系统工程。这种难度不仅体现在，高性能的航空发动机要求通过不断结构创新，才能达到先进的总体设计和高循环参数要求。而且，研制航空发动机难在，超过极限的参数要求最终都要落实到发展尖端的材料、制造工艺和测试手段上。

一颗合格的飞机“心脏”，要通过的检测达数百项之多，还须经受各种极端环境的考验：漫天的黄沙“往肚里吞”；鸽子蛋大的冰雹，打进发动机里；“误入歧途”的鸟儿闯进来……

设计和研制航空发动机，就是要让它在这些苛刻的约束条件下使性能得到最大发挥。

2000多摄氏度的高温考验、数千小时的测试、近5万个零部件的组装、知识需求涵盖几乎所有一般工业类学科领域……航空发动机是历经千锤百炼的、基础科学和技术的“集大成者”。

“涡桨”、“涡轴”可先“发动”

日前，国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》（下文简称《规划》），对“十三五”期间我国战略性新兴产业发展目标、重点任务、政策措施等作出全面部署安排。《规划》特别指出：加快航空发动机自主发展。依托航空发动机及燃气轮机重大专项，突破大涵道比大型涡扇发动机关键技术，支撑国产干线飞机发展。发展1000千瓦级涡轴发动机和5000千瓦级涡桨发动机，满足国产系列化直升机和中型运输机动力需求。发展使用重油的活塞式发动机和应用航空生物燃料的涡轮发动机，推进小型发动机市场化应用。

相对来讲，涡桨及涡轴发动机工作环境没那么严苛，容易做到较高的使用寿命和大修间隔时间，在国产涡扇发动机性能一时无法追上先进国家之际，不如在此领域先有所突破。其实俄罗斯、法国也都是按这个思路发展的。

法国在涡扇和涡喷发展不如英美时，也是优先发展了自己熟悉的涡桨及涡轴发动机，建立起自己的直升机工业体系。中国的运-7、运-8、运-9飞机就是一直使用国产涡桨发动机，虽然是仿制改进自苏联产品，但多年下来可靠性有保证。直-10（英文：CAIC Z-10，中方代号：霹雳火 Fiery Thunderbolt）据说也是使用纯国产的涡轴-9发动机，至少目前观察还是可堪使用的。因此，今后的直-20或其它直升机也很可能采用国产动力。这些涡桨及涡轴发动机也可以作为大型无人机动力使用。

“玉龙”发动机是我国第一型完全自主研制、并拥有自主知识产权的先进涡轴发动机，配装于新一代5.5吨级直升机；“金沙”发动机是在某型自主研制涡轴发动机的基础上发展的民用技术验证机，用于适航关键技术探索与攻关，为我国民用涡轴发动机自主创新研制探索道路；1600千瓦涡轴发动机是通过集成创新自主研制的大功率先进涡轴发动机，它的出现填补了国内该功率等级涡轴发动机型谱的空白；涡轴-16在研制中以全寿命成本最低为原则，具备了低油耗、高可靠性等特点，适用于7-8吨级双发直升机和13吨级三发直升机。

第7篇：工程热力学发展史范文

20世纪以来，在世界范围内兴起了一场新技术革命。其影响之广泛，意义之深远，是以往任何一次技术革命所不可能比拟的。过去的工业技术革命，均是为了把人类从沉重的体力劳动中解放出来，是人类体力的增大与外部器官的延伸；而这次技术革命，却是把人类从繁杂的脑力劳动中摆脱出来，是人类脑力的增大。古生物学家斯蒂芬·古尔德(Stephen.J.Gould)曾经写道：“我所读到的生命史，是一连串稳定状态，其间有少数迅速发生的重大事件所界定的间隔，并借此建立了一个稳定状态。”[1]这个历史的间隔即所谓的技术革命。虽然人们对技术革命的存在及历史地位予以承认并达到一致，但对于技术革命特别是20世纪以来所发生的新技术革命的划分以及起始时间，在认识上仍有相当差异。人们从不同的认识角度，用不同的认识方法，对客观历史进程作出多种不同的描述。然而由于科技革命不仅是研究科技历史的重要工具（例如，世界古代科学史与近代科学史的分期线是1543年，即哥白尼的伟大著作《天体运行论》的出版，这也是第一次科学革命的开始），也是研究社会问题的基点之一。这是因为它不仅极大地推动了人类社会经济、政治领域的变革，也影响了人类生活方法、思维方式的发展。因此对上述问题的澄清和界定，具有一定的必要性和现实意义。

二、关于称谓

当今学术界，对于上述新技术革命的称谓，至今还是见仁见智，莫衷一是。迄今为止的人类历史上规模最大、影响最深远的科技革命，称谓竟没有为世人基本认同，似乎与其伟大意义难以相称。总结众多学者的描述，这场新技术革命常见的称谓有：“现代科技革命”、“新技术革命”、“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”及“智能技术革命”等几种提法。这些称谓都可以从不同的角度指征这场科技革命，但让人总觉有所不足。鉴于以下理由，我们将这场新技术革命称为“信息技术革命”。

理由一：“现代科技革命”中的“现代”和“新技术革命”中的“新”这两个词都是时间概念。“现代”一词对于现代的人们可以确切地知道它所指的内涵，但几百年以后，仍用“现代”来指征这场科技革命，则就难以切中了。而“新”字，今天可以称“新”，他年可能应该称“旧”，因此，也没有揭示这场科技革命的基本特征[2](P9)

理由二：“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”中的“第几次”这个次第数字只能说明这次科技革命相对于前几次科技革命所发生的排序，是一个相对的概念，仅从字面上也不能指征这次科技革命的基本特征。况且，究竟是第几次，标准也不一样。

理由三：按照技术功能论的思想，信息技术就是一切能够扩展人的信息器官功能的技术。具体包括有关信息的产生、收集、交换、存储、传输、显示、识别、提取、加工和利用等技术，其中最重要的是传感技术、通信技术、智能技术和控制技术。而在这四项信息技术（又称信息技术四基元）中，通信技术和智能技术处在整个信息技术的核心地位，而传感技术和控制技术则是核心技术与外部世界的接口。目前为止甚至还有人提出广义信息技术的概念，把信息技术的的基础技术（指新材料、新能量技术）、支撑技术（指机械技术、电子与微电子技术、激光技术和生物技术等）和信息技术的应用技术（即应用在经济、社会领域的各类具体技术）也包括进来。例如，曼纽尔·卡斯特就认为：“我把遗传工程及其日益扩大的相关发展与应用，也包括在信息技术里。这不仅是因为遗传工程的焦点是对生物信息符码的解码、操纵，以及最后的重组，也是因为生物学、微电子学和信息科学无论在应用与材料上，甚至更基本的概念取向上，似乎已经彼此汇聚互动。”[3](P6)

一般来说，新技术革命自兴起至今大致经历了两个基本阶段（见下文的讨论），20世纪40-50年代是新技术革命的形成阶段，其主要标志是原子能、电子计算机和空间技术的诞生，其中计算机技术开辟了人类智力的新纪元。从20世纪70年代开始，新技术革命进入全面发展的新阶段。其主要标志是信息高速公路，即网络技术等。网络是现代通信的新表现方式，从技术的角度来看，网络是由计算机技术与通信技术等技术相结合而成。

我们把整个世界作为—个庞大的通信系统，通信与计算机的关系应被确认为，计算机与通信具有同等重要的地位，而不是把通信看作是计算机的设备。智能技术是思维器官功能的延长，仅包括计算机（软件和硬件）技术、人工智能专家系统与人工神经网络技术。所以，“智能技术革命”不足以指征这场新技术革命的基本特征。况且智能是与体能相对应的概念，这正像我们没有将“蒸汽技术革命”和“电力技术革命”称谓为“体能技术革命”一样，同样也不能将这场新技术革命称谓为“智能技术革命”。

综上所述，信息技术是新技术革命的重要标志。以微电子技术为基础的计算机技术与光纤通信技术结合在—起，形成了新技术革命的核心，它目前是新技术革命的主导技术。我们知道技术革命就是指人类改造世界的技术手段的巨大变革，是旧技术体系的扬弃，新技术体系的确立，实质上就是不同历史时期起主导作用的技术以及以主导技术为核心的技术群的更迭过程。因此，如果把前两次技术革命依次称为“蒸汽技术革命”和“电力技术革命”的话，那么这场新技术革命就可被称为“信息技术革命”。

三、信息技术革命的起讫时间与划分

（一）历史的回顾

人类的技术革命之产生可以追溯到由新石器时代向青铜时代的过渡时期，这一次伟大的转变被西方的一些学者称为第一次浪潮，而完整意义上的科学技术革命则是发生于近代史上的事情。因此本文对于科技革命的考察是从近代科技革命入手的，类拟于信息技术革命的称谓，近代历史上究竟发生过几次科技革命，目前也有不同的观点，但比较有代表性的说法主要有四种，即二次说、三次说、四次说及多次说。

二次说认为，第一次科技革命是18世纪起源于英国的工业革命，标志是在牛顿力学和热力学基础上发展起来的蒸汽技术及其广泛的应用；第二次科技革命是第一次科技革命之后至今仍在进行的革命，其标志是电力的应用以及现代科技革命。

三次说对第一次科技革命的认识与前者是相同的。而第二次科技革命是指19世纪末以电的应用为标志而发展起来的电机、电讯及汽车等一系列的新技术。二次大战后期至今则是第三次科技革命，标志是原子能技术、空间技术、电子计算机技术、通信技术及生物技术等的发展。此外，三次说还有另一种观点，即第三次科技革命开始于20世纪70年代，并不是开始于二次大战后期即20世纪40年代。

四次说关于第一次、第二次科技革命的认识与上述基本一致，其区别在于进一步提出第四次科技革命，认为第三次科技革命是从20世纪40年代开始的原子能技术、电子技术及空间技术为中心内容的科技革命。第四次即现在正在进行中的科技革命，时间及标志是70年代以来以微电子技术及通信技术为核心的新兴技术群引起的当代技术领域的巨大变革。

多次说关于第一次、第二次科技革命的认识也与上述基本一致。但其认为第二次世界大战以来，几乎每过10年，科技都要发生一次革命性的巨变：

1945-1955年，第一个10年，以原子能的释放与利用为标志，人类开始了掌握核能的新时代；1955-1965年，第二个10年，以人造地球卫星的成功发射为标志，人类开始了摆脱地球引力向外层空间进军的时代；1965-1975年，第三个10年，以重组DNA实验的成功为标志，人类进入了可以控制遗传和生命过程的新阶段；1975-1985年，第四个10年，以微处理机的大量生产和广泛使用为标志，揭开了扩大人脑能力的新篇章；1985-1995年，第五个10年，以软件开发和大规模的信息产业的建立为标志，人类进入了信息革命的新纪元；1995年至今，以互联网成为核心技术并渗透到人类生产和生活的各个领域为标志，人类开始进入知识经济社会。

（二）问题的症结

关于近代科技革命发生的历史，以上几种说法比较常见的主要有三次说和四次说，只有较少数的学者赞成二次说和多次说。二次说的主要代表是《大不列颠百科全书》，书中认为，1760-1830年的工业革命是世界上迄今为止最重要的发展阶段，因为它标志着现代工业化的开始，并导致了都市化。书中没有把第一次革命与在此之后发生的第二次、第三次或第四次革命并列看待，而认为在第一次“革命”之后，一些重要事件对世界经济社会发展有重大“影响”。在此我们不想对二次说做过多的讨论，关于电力和计算机技术的革命性在许多书中许多学者都曾做过论证。笔者认为，近代科技革命的二次说主要是对电力和计算机技术革命的影响性及革命性认识不足，而且其判断的标准主要是工业的现代化和城市化或都市化。而由上可知，多次说认为，几乎每过10年，科技都要发生一次革命性的巨变，但从他们的认识来看，很难断定每次巨大变化是否是真正意义上的科技革命。综上所述，人们对近代以来的第一次科技革命（即蒸汽技术革命）和第二次科技革命（即电力技术革命）的认识基本上达到一致。因此，近代历史上所发生过的科技革命的起始时间及划分，各种说法的主要区别和争议之处，即问题的症结，应主要包括以下两个方面：

第一、信息技术革命是否发生在二战后20世纪40-50年代，即信息技术革命的起始时间问题。

第二、20世纪40年代与70年代所发生的技术变革是否属于同一次革命，即三次说还是四次说。（三）问题该怎样认识

下面将分别对上述两个问题进行讨论。

1.计算机的发明及应用是人类科技史上一次重大的事件，是科学技术历史上的一次历史的间隔。以以下几点作为前提，我们认为信息技术革命发生于20世纪40-50年代。

(1)相应科学理论的建立。1948年控制论创始人维纳在研究人与机器的通信后得出“信息既不是物质，也不是能量，信息就是信息”的不朽论断，并从理论高度对信息的本质进行了阐述，信息成了独立的科学研究对象。另一位信息论奠基人申农于1948年发表了“通信的数学理论”，提出了著名的申农公式，申农的主要贡献在于解决了信息度量问题，并创造了信息的基本单位比特。维纳和申农以及同期的其他科学家创立了信息科学。这为以后信息资源学说、数字化革命、信息技术的扩散、电象产业的兴起奠定了基础[4](P10)。

(2)计算机应用赖以扩散的条件产生。虽然第一台计算机诞生于1946年，但由于它是由真空管构成，巨大的体积与功耗使计算机技术向其他领域扩散成为不现实的空想。1948年6月贝尔实验室宣布，肖克利、巴丁和布拉顿发明了晶体管（1947年问世），为扩散带来了希望。之后，1954年，人类首次利用硅；1957年，创造了集成电路。1959年，菲尔克公司研制成第一台大型通用晶体管计算机，从此，计算机进入了第二代。由于使用晶体管逻辑元件和快速磁芯存储器，计算机的速度从每秒几千次提高到几十万次，主存储器容量从几千字提高到十万字，体积、功耗和售价也都大幅下降。如此一系列的技术进步都为计算机应用范围的扩散创造了较好的环境。人们因此也把研制成功的第二代计算机视为计算机发展史上的第。

(3)计算机的革命性。按马克思的观点，人类社会划分的标志不是社会能生产什么，而是社会用什么生产，即：生产工具的制造和利用既是人类区别于其他动物的标志，又是人类社会各发展阶段的标志。电子计算机这一新的“机器”同历史上出现过的机械有本质不同，表现在过去所有的机械都是代替人类的体力劳动，而计算机则是代替人类的部分脑力劳动，其实质是人类智力的解放。因此，1946年电子计算机的发明和应用，开辟了运用机器代替人类脑力劳动的新时代，给人类生活带来了生产自动化、科学实验自动化和信息自动化。从体力解放到脑力解放这一重点的转移是技术以至社会的一个巨大变革。

2.20世纪70年代所发生的技术上的飞跃仍属于信息技术革命的范畴，即40年代与70年代所发生的技术变革属于同一次革命。其主要原因如下：

(1)其主导技术的性质未变。如前所述，技术革命其实质就是不同历史时期起主导作用的技术以及以主导技术为核心的技术群的更迭过程。但是，我们知道40-50年代的计算机技术、60年代的微电脑技术、70年代的网络技术及与此相关的软件系统都属于计算机技术、通信技术及其应用技术，当然更应纳于信息技术的范畴。

(2)70年代新技术体系的产生，必须溯及技术发现与扩散的自主动态过程，包含各种关键技术的综合效果。于70年代群集于美国，以及某种程度上群集于加州的信息技术变革，乃是建立在先前20年（甚至更早的时间）发展上，它们主要都是以既存的知识和因此形成的创新氛围为基础，并且都是关键技术的延续发展。70年代以来的重大技术变革不仅是关键技术的延续发展，而且其发展与此以前的技术演变都是或近乎是交叉进行的。以网络技术的发展为例，如果追溯今天复杂的网络系统原理，我们甚至可以把目光投到1940年9月10-13日的在达特茅茨学院召开的一次美国数学协会的会议，贝尔实验室的乔治·斯蒂彼茨为了演示后来被称为“贝尔实验室模型1号”的“复杂计算机”，就是在会场外的过道里安放的。这次实验甚至比1946年诞生第一台电子管计算机还早6年，不少探讨电脑网络历史的书之所以首先提到这台“模型1号”，是因为这次实验向人们显示了远距离控制计算机的需要和可能。1951年麻省理工学院成立著名的林肯实验室，其主要的研究项目就是“远距离预警”，是由中央控制的网络结构是第一个真正实时的人机交互作用的电脑网络系统。1962年，保罗巴兰发表《论分布式通信网络》，提出分布式通信网络的模型及包切换的原理。1965年，梅里尔代表“美州电脑公司”提议在马萨诸塞州和加利福尼亚州之间进行一次联网实验，这是人类第一次远距离接通两种不同电脑，而且系统使用的是“分时”的方式。如此等等都说明了网络技术的发展贯穿了二战以后至今的整个人类的历史。

(3)考察近代以来的前两次科技革命的情况可以发现：虽然工业革命带来了成群的新技术，并且也真的在后续阶段里陆续形成与转化了工业化系统，但工业革命的核心部分仍是蒸汽机的发明，虽然在化学、钢铁、内燃机、电报和电话方面有许多惊人的发展，但电力仍是第二次工业革命的核心力量。同样，虽然20世纪70年代出现了像微电脑、软件技术及网络技术等技术群的突破与创新，但计算机技术也仍是信息技术革命的真正核心，它与各种信息技术彼此紧密相关，构成了以电子学为基础的技术史。就此我们可以认为，就如同在工业革命时一样，将会有更多的“信息技术革命”。出现在20世纪40-50年代、70年代的只是第一波和第二波，也许还会有第三波甚至第四波等等。

综上所述，信息科技革命为近代历史上所发生的第三次科技革命，其起始时间大约为20世纪40-50年代，主要标志为计算机、原子能等技术的诞生，虽然微处理器的发明、网络的出现以及软件技术的发展都可以说是电子计算机史上的革命，但考虑到其他技术群的变革与技术创新体系的形成，至今为止的信息技术革命约分为两个阶段，即40年代的启动阶段和70年代的扩散阶段。

【参考文献】

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[2]段瑞华.科学技术革命与社会主义之历史演进[M].武汉：华中理工大学出版社，1996.