15材料科学是研究固体材料性质，组成和结构之间的关系。这项研究包括了所有属性，机械、热、化工、电、磁、光的行为。它源于汞合金的固态物理、冶金和化学，因为丰富多样的材料属性不能被理解的上下文内任何单个古典学科。
可选的使用的材料在应用，如包装、建筑、磁铁、电池、发动机、汽车的身体、绝缘、催化裂化、电气系统，和电脑取决于聪明的研究开发这些属性。一个基本的理解的原件属性，材料可以选择或设计为一个巨大的各种各样的应用程序，从结构钢到电脑微芯片。因此，材料科学是如此重要，在许多工程活动，如电子、航天航空、电信、信息处理、核能和能量转换。
在第二次世界大战经济进步和国防需要发展尖端材料，并很快就看出，拥有综合的知识和方法的冶金、化学和物理的发展至关重要。半导体电子产品领域是一个主要的例子。基本的工作是由物理学家，他们致力于分析简单纯粹的电子性质。
传统领域上的冶金家成功的生产、良好的半导体设备所需知识的结构缺陷，对杂质控制很多方面是一个重要的化学问题。
一般的工厂设计术语包括所有工程方面一个新厂的建立、修改或扩展工业厂房。在这个发展，化学工程师将做经济评估的新流程，为新的投资设计设备的独特劈头，或提出发展一个工厂布局协调的整体操作。由于许多设计含糊，化学工程师常常被看作一个设计工程师。
另一方面，一个化学工程师专业经济方面的设计通常被称为一个造价工程师。在许多情况下，过程工程是用于连接与经济评估和一般经济分析工业进程，而过程设计是指实际设计的设备和设施进行必要的过程。同样，一些工程师直接相关的项目对于整个工厂设计是有限的，如工厂布置，通用服务设施，和植物的位置。
文章的目的是提出工厂设计的主要方面与总体设计项目的关系。虽然一个人不能成为一个专家在涉及的所有阶段工厂设计，必须熟悉一般的问题和方法在每个阶段。过程工程师不直接参与设备最终的详细设计，同时设备设计师无法影响管理层以投资回报的多少来决定整个工厂管理者建设是否合理所作出的决定。
然而，如果整体设计项目是成功的，密切合作是必要的在各种团体的工程师研发的不同阶段的项目。最有效的团队合作和协调工作，获得的成就是当每个工程师在专业团队意识到他们在整体设计项目中的多种功能。
每个化学工程师应该知道不仅是在化学物制造过程还是在设备设计和操作过程都离不开反应器。这个设备可以分成两个主要部分。第一部分包括设备用于分离提纯或分离粗原料在某种程度上需要获得最佳产量。
在尽可能多的保持物质的属性处理同样的原材料，这些分离是必要的物理处理步骤；设计和操作的物理分离设备研究的是单元操作。化学反应器的第二部分是加工原料的反应来制造有全新的物理和化学性质的产品。这是一个化学处理步骤。
当我们审视化学过程，我们发现，每一个进程行为图1所示。也就是说，原材料经过一系列的物理分离设备，然后进入化学反应器中进行转换。在反应器中，反应混合物含有新的所需的产品，但一边是不期望的产品，和未反应的反应物将再次提纯或分离，恢复未反应原材料的潜在价值，去掉副产品。
在大多数情况下，**反应混合物从最后一级为第一级的物理分离设备的增产率反应的第一级。这里，我们主要关注化学处理步骤。我们将讨论反应器需要的类型，所需能量与环境能量交换，和操作条件如温度、压力、流量、成分。
生物工程是应用到工程知识领域的医学和生物学。生物工程师必须在生物学和工程学有广泛的基础，有利于电子、化工、机械和其他工程学科。生物工程师可能在很大范围的领域工作。
其中之一就是提供人工假肢，辅助或替代器官。在另一个方向，生物工程师可以利用工程知识来决定实现对动物和植物产品的生物合成。
二战前生物工程领域的本质上是不明确的，和工程师和科学家日常中存在交流和合作。然而，应该指出，少数例外。从事发酵工程的农业工程师和化学工程师一直被认为是生物工程师。
民用工程师，专攻卫生，应用生物原理在工作。机械工程师们从事于医学界多年来发展假肢。另一个地区的机械工程，生物工程领域的下降是空调领域。。
轻微的误导性术语涵盖最近有关繁殖技术的开发有效控制突变有目的的进化。这个技术，通常形象地称为“基因剪接”,是结构性重组方法重组遗传密码制造期望特征的新生物体。对于一个简单的微生物，这种技术意味着能够引入产生某种化学物质的能力。
dna分子能够提供相关期望性质或产品的信息。“基因工程”是关心“削减”一串基因的部分，加入或移植到另一个生物体。
这当然不是用刀，而是用化学方法通过用特定的酶来完成。发现“限制性酶”,由斯坦利科恩和赫伯特·波伊尔在2023年代早期，限制霉的发现给长的dna分子切成固定数目的定义的片段提供了方法。这种酶的切割通过识别和攻击dna链的某些特定的核苷酸序列。
现在有超过300个这种酶在一般使用，每种都对应一个不同的序列。“拼接”完成了碎片粘贴的另一组酶叫做“输送”酶。
关于切割，拼接的理论需要精密的外科手术，但要注意所有的这些工作实际上是用化学解决的。分子生物学家/遗传工程师往往以基因**碎片组成的汤结束。而在这些片段里有些我们需要的特征，但有些不需要的序列也存在里面，这些技术可以帮助选择那些片段和处理那些片段。
如果一个dna样本放置在一个凝胶盘在适当的化学条件和一个弱电流通过这个盘，碎片会向正极“迁移”。小片段的移动更快，几个小时后他们按从最短的到最长的排成一条直线。
例如任何的单糖，葡萄糖或果糖，能轻易穿透肠壁进入血液，但是二糖或更大的碳水化合物通常不能通过肠道屏障。他们太大。吸收麦芽糖和蔗糖，淀粉这些较大的碳水化合物，我们必须首先切断他们的组成单元，才能够穿透肠壁进入血液。
我们知道，通过失掉一个水分子，连接形成更大的碳水化合物分子。颠倒这一进程，把二糖和多糖拆成他们的组分单糖，必须通过水解返回水分子。
我们的身体通过催化作用的消化酶进行这个水解。酶，作为生物催化剂的酶能够使反应在温和的条件下更快的发生，但不消耗自己。我们的消化系统是一个相对温和的化学环境，能够快速高效的分解营养多糖，这些分子催化剂就像铂和钯催化剂，帮助清除从汽车尾气未燃烧的碳氢化合物。
需要给每个化合物一个独一无二的名字要求有许多可以使用的描述性前缀如n -和iso -。通过使用正确式的系统命名有机物是很方便的。命名法在有机化学有两种类型：
习惯命名、系统命名。有些化合物的习惯命名有很多种方法，但是有共同特征，那就是名字和结构没有密切联系。和某个特定结构对应的名字比较容易记，就像记一个人的名字。
系统命名是直接和分子结构相对应的，根据通常大家都认可的一系列规则，目前广泛使用的标准在2023年一些化学家在日内瓦开会而产生的有机化合物广泛使用命名的标准。根据通用的基础由一个国际联合会（国际联合理论化学会）的规则适用于所有类型的有机化合物，但都是以烷基名字作为基础，除了烷烃，其他族的化合物被看作是**于烷烃，通过主链上挂上一些碳官能团或对碳链进行一些改变。
一般来说，处理介质的孔比颗粒大，颗粒能被分开。只有当最初沉淀物在介质中被搜集，这个过滤机才起作用。在化学实验室，过滤通常用布氏漏斗进行操作，液体通过真空被吸走了，更简单情况是将悬浮液注入一个装有滤纸的锥形漏斗。
对应于工业中同等的这样一个操作，存在困难是要自动的处理非常大的悬浮液和固体，会形成更厚的固体层，为了达到一个更高的速率，液体通过这个固体层需要更大的压力和需要提供更大的面积，典型的过滤操作通常会有过滤介质，固体层，滤饼形成。
要处理的悬浮液的量是不同的（差别很大），通量特别大的是水的净化，矿石与采矿业中的矿石的处理，量比较小的是精细化工，涉及到各种固体的这种情况，在大部分情况下精细化工需要的是固体，他们的外形尺寸和性质是最重要的。因此选择设备和操作条件的要考虑的最主要因素是：
a液体性质特别是其粘度，密度和腐蚀等性能。
b固体性质，尺寸，形状，粒径发布。
c悬浮液中固体的浓度。
d材料处理数量和他的价值。
e是否有用的产品是固体，液体还是两者兼有。
f是否有必要洗涤固体。
g是由于悬浮液和滤液和设备不同的部件接触产生少量污染物是否对产品有害。
h给液是否被加热。
i是否需要预处理。
过滤是机械操作，需要的热量比蒸发和干燥的少，液体的潜热很高，通常四水提供的，通常操作中介质上的滤饼不断的增加，流动阻力也不断增加，最初过滤期间粒子沉积在表层形成真正的过滤介质，最初沉积物通过助滤材料流动，取决于过滤速率的最重要因素：
a从过滤介质一侧到另一侧压力的变化。
b滤面面积。
c过滤器的粘度。
d滤饼阻率。
e过滤介质的阻值和初始层的结块。
热传导，如果连续一个物质存在温度梯度，那么热量流动不会伴随物质运动，这种类型热运动叫做热传导。对金属固体，热传导是由热导率和电导率非常接近的自由电子的运动造成的。对于任意电的不良固体导体以及大部分液体，热传导是由单个分子的动量沿着温度梯度传递造成的，气体的热传导是由分子的无规则运动造成的，热量是从高温区扩散到低温区，最常见的传导例子是不透明物体中热的流动，比如说炉子的砖墙以及某个管子的金属壁。
对流，某个液体的流动或宏观粒子穿过某个特定的限定边界，比如说有一定体积的边界，这个流动就会带有一定量的焓。这样一个对流的活动叫做热对流。对流是一个宏观现象，力作用在颗粒或液流以克服摩擦力维持它的运动时才能发生，对流和流体力学有密切的联系，实际上热力学不把对流看作是热的流动，而是看作焓通量，把热的流动定义为对流是为了方便。
实际上很难将对流和热传导真正的分开，在对流名字下两者是混在一起的。对流例子有通过湍流的逆流来进行焓的传递以及通过热空气流动在普通辐射器中进出。
双模理论是吸收过程最有效的概念，根据这个理论，在各相主体中物质的传递是通过对流流动来进行的，浓度差是可以忽略的，在相交界的领近区域浓度差是要考虑相交界面，在界面的任何一侧，假设没有流动，存在一个液体薄膜，通过液体薄膜传递只受分子扩散的影响。这个膜只比层流底层厚一点点。因为它提供一个跟整个边界层阻力大小相等的阻力，根据fick原理扩散的传递速率和浓度梯度和扩散的界面面积成正比，这个界面是扩散发生的界面。
通常设备类型和精馏的相似，填充塔，板式塔通常作为大型设备来使用。精馏操作是不一样的，原料是气体且从塔底进入，溶液是从塔顶进入，被吸收的气体和溶剂从塔底出来，没有被吸收组分从塔顶出来。在精馏里，蒸汽通过每个阶段的汽化会产生蒸汽，在吸收里，液体远远低于沸点。
在精馏里在两个方向上都有分子扩散。因此，对于一个理想体系，存在等分子对向扩散，在吸收里气体是向液体扩散的，这个扩散是可以忽略的。
垂直壳板和冷凝器和再沸器组成了精馏塔，让我们看看精馏操作是怎么进行的，为了起见，假设一个二元液体混合物被分成两个相对纯的产品，料液从塔中间进入的那个板叫进料板，在重力作用下从一块板进入下一块板，这个过程中每块板上和板下产生的蒸汽形成一个再沸器，未汽化的液体是精馏操作的产品之一，它将被叫做底料返回再沸器，塔底产品低挥发度物质的浓度最高，她的温度在再沸器中产生蒸汽的温度在塔中任何地方都是最高的，两组分物质参与蒸馏过程不同，容易挥发的组分在再沸器产生蒸汽的含量会更多，这个蒸汽上升和每块板上下降的液体想接触，温度高的气体和液体进行着传质和传热，净的传递结果是一些蒸汽蒸发的更容易挥发，被冷凝等热量组分的挥发性弱。料液在下降流动时就是将它的易挥发组分提走，进料板以及下板就组成了提留段，进料板以及进料板以上就组成了精馏段。在进料板产生的蒸汽和易挥发组分与浓度更高的液体接触，在每块板上易挥发的组分就被汽化，结果是不易挥发组分冷凝了。
蒸汽中易挥发组分越来越多并向塔顶流动，最上的塔板蒸汽含有易挥发组分，比其他任何地方的浓度髙。在一个完全冷凝器，一部分移出来作为精馏产品，剩余的一部分返回塔内作为回流液，这个回流液中易挥发组分纯度是最高的，和进料板上升的蒸汽进行接触从而进行传质和传热。回流液和进料液一起作为提留段的液相。
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化学工业。1 化学工业的起源。尽管化学品的使用可以追溯到古代文明时代，我们所谓的现代化学工业的发展却是非常近代 才开始的 可以认为它起源于工业革命其间，大约在1800年，并发展成为为其它工业部门提供化学原料的产业。比如制肥皂所用的碱，棉布生产所用的漂白粉，玻璃制造业所用的硅及na2co3.我们会注意...
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unit 16 evaporation,crystallization and drying 第十六单元蒸发 结晶和干燥。1 蒸发。蒸发器是利用加热来浓缩溶液，或是利用热把溶解的固体从饱和溶液沉淀析出以对之 蒸发器是有着特殊规定的再沸器，以用于分离气液两相，或当固体物质沉淀或结晶析出时，用于除去该固...
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unit 1 chemical industry 化学工业。1 化学工业的起源。1940年以来，化学工业一直以引人注目的速度飞速发展。尽管这种发展的速度近年来已大大减慢。化学工业的发展由于1950年以来石油化学领域的研究和开发大部分在有机化学方面取得。石油化工在60年代和70年代的迅猛发展主要是由于...