2013.10
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2013-12-29
2013-05-20
2013-04-03
当热力学遇上化学
力热电磁声光是物理的六个大方向。如果我们把热力学简单粗暴地分解为热学和力学的话，用热力学来研究化学便是《物理化学》中重要的一节内容。如果用一个短语来概括这个内容的话，我想可以是：描述平衡与非平衡的体系状态。
说到体系状态，我们会想到状态函数 PVT/UH/S/AG等，这些函数只与状态有关，至于前一个状态经过什么过程达到这个状态则与状态本身无关，因此WQ等不是状态函数。给定了一个平衡状态，状态函数就确定了。
怎样称为平衡态呢，就是体系达到热平衡/力学平衡/相平衡/化学平衡。那怎样通过状态函数构成的方程来判定是否是一个平衡态呢？为了了解这一点，于是便有了S。一个重要的原理便是：一个孤立体系的S永不减少。如果不再增加，我们就可以说这个孤立体系达到了平衡态。为了把这一原理方便地应用于开放体系，便有了UHAG的出现。在等TV且W'=0时我们用UA，在等TP且W'=0时我们用HG。AG变化为0时，我们便说到了平衡态，否则在非平衡态AG是减小的，发生自发反应，这种减小越来越小直道为0达到平衡态。而UH的变化则用来描述反应的热效应(吸热/放热)。
描述体系的平衡态有如此多的状态函数，我们为了描述，需要那么多的函数吗？须知各个状态函数之间是关联着的，比如UH便是T的函数，又比如G可以用(H-TS)来表示。那么只要知道几个状态函数(自由度)就足够来描述呢？为此，我们有了相律，自由度Freedom=Components-Phases+2, (F=C-P+n, 通常n=2表示温度压力两个可变函数)。当把不同温度压力成分时达到的平衡态构成一张图，便是我们常说的相图了。
注： P pressure V volume T temperature /U internal energy H entralpy /S entropy /A Helmholtz free energy G Gibbs free energy /W PV-work Q heat W' non-PV-work
说到体系状态，我们会想到状态函数 PVT/UH/S/AG等，这些函数只与状态有关，至于前一个状态经过什么过程达到这个状态则与状态本身无关，因此WQ等不是状态函数。给定了一个平衡状态，状态函数就确定了。
怎样称为平衡态呢，就是体系达到热平衡/力学平衡/相平衡/化学平衡。那怎样通过状态函数构成的方程来判定是否是一个平衡态呢？为了了解这一点，于是便有了S。一个重要的原理便是：一个孤立体系的S永不减少。如果不再增加，我们就可以说这个孤立体系达到了平衡态。为了把这一原理方便地应用于开放体系，便有了UHAG的出现。在等TV且W'=0时我们用UA，在等TP且W'=0时我们用HG。AG变化为0时，我们便说到了平衡态，否则在非平衡态AG是减小的，发生自发反应，这种减小越来越小直道为0达到平衡态。而UH的变化则用来描述反应的热效应(吸热/放热)。
描述体系的平衡态有如此多的状态函数，我们为了描述，需要那么多的函数吗？须知各个状态函数之间是关联着的，比如UH便是T的函数，又比如G可以用(H-TS)来表示。那么只要知道几个状态函数(自由度)就足够来描述呢？为此，我们有了相律，自由度Freedom=Components-Phases+2, (F=C-P+n, 通常n=2表示温度压力两个可变函数)。当把不同温度压力成分时达到的平衡态构成一张图，便是我们常说的相图了。
注： P pressure V volume T temperature /U internal energy H entralpy /S entropy /A Helmholtz free energy G Gibbs free energy /W PV-work Q heat W' non-PV-work
2012-02-01
《烹饪概论》笔记
一、烹饪历史
人类的饮食文明，大体上经历过生食、熟食与烹饪三个阶段。这三个阶段的划分，基本上是以学会用火（火烹），以及发明陶器和用盐（水烹）作为界标。在水烹中，燃料、炊具、食料、调味品和烹制方法这五大要素结合了起来。
盐不仅是一种基本调味料，带来咸味，它还与蛋白质/氨基酸结合生成氨基酸钠，带来咸味。
现今中国的7种单一味型是酸、甜、苦、辣、咸、鲜、香。[1]除了盐带来的咸、鲜味之外，早期用到的天然调味品梅子、野蜜、苦果、香草则带来了酸、甜、苦、香的味道。辣味是在清朝时引进辣椒后才出现在中国的。
中国烹饪的演化，基本上是以黄河、长江、珠江、辽河四大文化摇篮为中心，沿着火烹——水烹——汽烹——油烹——混合烹——电器烹的道路前进的。
烹调原料的递增：五谷/五菜/五畜/五果/五味[2]——>人工培育的农产品——>茄子/大蒜/黄瓜/扁豆/芝麻[3]豆腐[4]——>引进菠菜/莴苣/胡萝卜/丝瓜——>引进洋葱/四季豆/苦瓜/马铃薯/玉米/番薯(明)——>引进辣椒/番茄/芦笋/凤尾菇/孢子甘蓝(清)——>味精/果酱/咖喱/芥末/可可/咖啡/啤酒/奶油/苏打粉/人工合成色素
炊饮器皿的演变：陶制——>青铜器——> 铁质锅釜——> 青瓷餐具/漆质/金玉酒器——>瓷质餐具
油烹法被发明的几个条件有铁刀、铁锅、大炉灶、优质煤和植物油。铁质出现于春秋战国；植物油最早是从芝麻炼制；汉魏时期开始使用煤炭。
秦汉时期在厨务上红白两案分离，后炉案分离。
烹饪相关书籍有《吕览·本味》、《齐民要术》、《本草纲目》、《天工开物》、《农政全书》、《随园食单》、《宋氏养生部》、《闲情偶寄·饮馔部》、《养小录》、《调鼎集》、《清稗类钞·饮食》、《中国烹饪百科全书》等。
人类的饮食文明，大体上经历过生食、熟食与烹饪三个阶段。这三个阶段的划分，基本上是以学会用火（火烹），以及发明陶器和用盐（水烹）作为界标。在水烹中，燃料、炊具、食料、调味品和烹制方法这五大要素结合了起来。
盐不仅是一种基本调味料，带来咸味，它还与蛋白质/氨基酸结合生成氨基酸钠，带来咸味。
现今中国的7种单一味型是酸、甜、苦、辣、咸、鲜、香。[1]除了盐带来的咸、鲜味之外，早期用到的天然调味品梅子、野蜜、苦果、香草则带来了酸、甜、苦、香的味道。辣味是在清朝时引进辣椒后才出现在中国的。
中国烹饪的演化，基本上是以黄河、长江、珠江、辽河四大文化摇篮为中心，沿着火烹——水烹——汽烹——油烹——混合烹——电器烹的道路前进的。
烹调原料的递增：五谷/五菜/五畜/五果/五味[2]——>人工培育的农产品——>茄子/大蒜/黄瓜/扁豆/芝麻[3]豆腐[4]——>引进菠菜/莴苣/胡萝卜/丝瓜——>引进洋葱/四季豆/苦瓜/马铃薯/玉米/番薯(明)——>引进辣椒/番茄/芦笋/凤尾菇/孢子甘蓝(清)——>味精/果酱/咖喱/芥末/可可/咖啡/啤酒/奶油/苏打粉/人工合成色素
炊饮器皿的演变：陶制——>青铜器——> 铁质锅釜——> 青瓷餐具/漆质/金玉酒器——>瓷质餐具
油烹法被发明的几个条件有铁刀、铁锅、大炉灶、优质煤和植物油。铁质出现于春秋战国；植物油最早是从芝麻炼制；汉魏时期开始使用煤炭。
秦汉时期在厨务上红白两案分离，后炉案分离。
烹饪相关书籍有《吕览·本味》、《齐民要术》、《本草纲目》、《天工开物》、《农政全书》、《随园食单》、《宋氏养生部》、《闲情偶寄·饮馔部》、《养小录》、《调鼎集》、《清稗类钞·饮食》、《中国烹饪百科全书》等。
二、其他
烹饪8要素：料、刀、炉、火、器、味、水、法。
用水时当考虑到原料内含水和外加水。
调味应当包括原料拼配与调料组合两方面。前者是调本味，搭配不同性味的原料而衍生出新味；后者是调他味，利用调味品以达到调味效果。
中菜命名方法可归纳为写实与寓意两大类。前者通常由“主料加其他因素”构成，如主料加配料、主料加盛器、主料加技法、主料加调味品、主料加造型、主料加创始人等；后者或强调造型、或夸耀工艺、或表达祝福、或借用诗文、或抒发情思等。
筵宴是筵席(酒席/宴席)与宴会(酒会)的合称。或者更注重社交功能和接待礼仪。
清代文人郊游，各带一壶酒两碟菜，三五相邀，观景赋诗。席名曰“蝴(壶)蝶(碟)会”。
[1]根据维基百科上的解释，基本味道只有5种（酸、甜、苦、咸、鲜），见zh.wikipedia.org/wiki/味觉；
[2]此处指米醋、米酒、饴糖、姜、盐；
[3]张骞通西域，此五种自外地引进；
[4]"植物肉"之誉，汉代发明，之后有豆腐干/腐竹/千张/豆腐乳。
[2]此处指米醋、米酒、饴糖、姜、盐；
[3]张骞通西域，此五种自外地引进；
[4]"植物肉"之誉，汉代发明，之后有豆腐干/腐竹/千张/豆腐乳。
2011-12-21
文字游戏
且说晚上看《我们一家访问人》，嘉宾蔡康永提到“生前必去的一百个地方”，王伟忠说这说法不好，蔡改口说那“死前必去的一百个地方”好了。看似换了一个相反的字眼，但整句其实还是一个意思，这小小文字游戏逗得大家大笑。“生”和“死”是相对的，“生前”和“死前”却是相同的。其原因就在于，一个字，单独看和放在词中看，传达的是不同的意思，如果把后者看作是“生（命结束之）前”和“死（亡来临之）前”的简写就更好理解了。
类似的还有一例：
A胜了B；A败了B。
这两句虽说也是用了不同的字眼，但意思都是说A胜B败。单字“胜”和“败”意思相反，放在句中则换了一层意思，“胜”为“战胜”，“败”为“打败”，句子只是把“A（战）胜了B”和“A（打）败了B”省略简写了。有人也解释说，前者及物后者使动。意思是句中“胜”为及物动词，意为“战胜了B”；“败”为使动动词，意为“使B败了”。
此类换字不换意的文字游戏还有一些。除了中文，在外文中也会有的吧。留待日后收集。
类似的还有一例：
A胜了B；A败了B。
这两句虽说也是用了不同的字眼，但意思都是说A胜B败。单字“胜”和“败”意思相反，放在句中则换了一层意思，“胜”为“战胜”，“败”为“打败”，句子只是把“A（战）胜了B”和“A（打）败了B”省略简写了。有人也解释说，前者及物后者使动。意思是句中“胜”为及物动词，意为“战胜了B”；“败”为使动动词，意为“使B败了”。
此类换字不换意的文字游戏还有一些。除了中文，在外文中也会有的吧。留待日后收集。
2011-10-27
Wander from chemistry
有一种说法是，化学是科学里的中心学科[1]。正如图1所示，化学把自然科学和生命及应用科学联系起来，承接物理之基础，开启其他学科之发展。需要注意的是，图中箭头所指并非为箭尾学科的分支学科，不是上下级关系，而是指箭头所指学科的研究需要有一定的箭尾学科的基础。虽然图中关系仍值得仔细推敲，但从中也大概能理解到当一个人接受基础教育时为什么先要学数学再学物理然后才是化学。
图1 部分学科关系图[1]
图2即是以我自身经验所作的一张小学初中高中时段必考学科学习时间图，虽然是个案，但很大一部分(理科)学生的学习过程与此相差无几。可以看出上文提到的数理化顺序的观点在此印证，数学的学习贯穿整个阶段，物理是在初中2年级才开始学，而化学的学习则比物理还要晚1年。虽然中国大陆教育一直被人诟病，但此处仍可看出教育部在设置基础学科教育时也是有所依据的。
图2 基础学科学习时间图
同数学一样，国语的学习也是从小学开始直到高中毕业，而外语的学习则从初中开始。不过近年来教育部也已更改了这种设置，现今即使是在一般的中国乡村，小学生也开始学习外语。从中可看出中国政府对国际化的认可与促进，另一方面也表明两种语言的学习是可以并行不悖的。
另外，图中显示政治历史和地理的学习在高中1年级结束后就终止了，而物理化学生物的学习仍继续或正开始。这种转变源于存在于中国广大省份的高中的文理科分级制度，这种制度要求高中1年级的学生在对几乎所有学科都进行过1年的高中学习之后进行一个文科和理科的选择，在后两年的学习中，除了数学国语外语这3门共同基础学科之外，文科生还只需学政治历史和地理，而理科生就还只需学物理化学和生物。
很显然，这种分级制度可以让学生不必学习全部的9门学科，而只关注于自己相对更偏爱的学科，这对提高高中毕业之后的大学入学考试的成绩也是很有帮助的，一个喜欢理科的学生或许就不必因讨厌的政治而落下很多分数。当然相对的，这种制度也广受争议。比如，如果一个学生同时偏爱物理和历史，那该如何定夺？所以这种分级让学生鱼与熊掌没有兼得。又如，地理究竟是该被规划为文科还是理科？图2将9门学科按照一种相对的科学性/严密性/精确性以软(soft)硬(hard)度[2]从左至右进行了粗略地排列，而地理就处于中间的位置，所以被划分为哪一个类别都是不严谨的。另外，分级制度诱导了学生知识的不全面发展，文科生不了解自然科学类知识，而理科生的人文类知识也会欠缺。特别是，对理科生而言，地理的学习是9门学科中最少的，仅仅只学习了1年，只有数学学习时间的1/11；而对文科生而言，生物则是学习时间最少的。然而话说回来，全面发展是有必要的吗？即使9门学科的学习齐头并进就能保证全面发展了？
除了被教育要学习科学知识，中学生也通常会辅修艺术类的课程。如果有的学生在艺术方面表现突出，那么在高中之后还可以选择艺术院校。艺术和科学看起来似乎是两个不相干的范围，然而现在越来越多的领域是同时需要这两个范围的知识的。正如图3中所示，电影制作、录音工程、摄像领域等都要涉及到科学和艺术，而一个时下流行的融合着高端科学技术的iphone更是被很多人视为一件艺术品。
图3 艺术和科学的融合实例
事实上，艺术和科学本身也是相互渗透的。粗窥一下艺术的发展史，可以赫然发现科学严谨的透视短缩法是如何对绘画产生了重要的转折；对颜料的不断实验以油画代替蛋胶画使得画作更容易持久保存。同样，科学之中也会产生艺术。谁又能否认图4的画面没能让人想起三维地形图呢！而实际上这是第一个被观察到的脉冲星的80个连续脉冲图谱。
图4 一个脉冲星的80个连续脉冲[3]
[1] The central science, http://en.wikipedia.org/wiki/The_central_science
[2] Hard and soft science, http://en.wikipedia.org/wiki/Soft_science
[3] Jerry Ostriker, The nature of pulsars, Scientific American 224, #1, P510, Jan. 1971.
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