自然辩证法课程论文

北航自然辩证法论文

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[摘要]

本文首先介绍了建筑中自然通风技术的作用原理，指出了自然通风的经济效益和环境效益，进而论证了在建筑设计中如何实现自然通风，提出自然通风这项传统的技术要与建筑所处地域的自然地理气候特征相适应，并辅以实例分析了自然通风与地域气候的完美结合。旨在引起在地域建筑设计中对自然通风传统适宜技术的重视。

[关键词]

自然通风；原理；优势；地域建筑；设计

随着空调技术的不断发展，人们越来越能主动的控制室内环境，创造前所未有的室内舒适气候要求，从而使人们逐渐淡化对自然通风这种气候适宜性技术的应用。然而，在今天全球能源紧张、节能压力增大、空气品质（IAO）恶化以及建筑综合征（SBS）等发生的情况下，人们不得不从新审视自然通风这一传统的气候适宜性技术，自然通风这种古老而有效的技术在今天得到了前所未有的重视。空调的产生，使人们可以主动地控制居住环境，而不是象以往一样被动地适应自然；空调的大量使用，使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这种传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义。

一、自然通风技术的原理

通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口，产生空气流动。这种流动直接受建筑外表面的压力分布和不同开口特点的影响。压力分布是动力，而各开口的特点则决定了流动阻力。就自然通风而言，建筑物内空气运动主要有两个原因：风压以及室内外空气密度差。这两种因素可以单独起作用，也可以共同起作用。

1、风压作用下的自然通风

风的形成是由于大气中的压力差。如果风在通道上遇到了障碍物，如树和建筑物，就会产生能量的转换。动压力转变为静压力，于是迎风面上产生正压（约为风速动压力的—倍），而背风面上产生负压（约为风速动压力的—倍）。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内，而室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关。

2、热压作用下的自然通风

热压是室内外空气的温度差引起的，这就是所谓的“烟囱效应”。由于温度差的存在，室内外密度差产生，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。如果室内温度高于室外，建筑物的上部将会有较高的压力，而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出。如果，室内温度低于室外温度，气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。而在实际中，建筑师们多采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式，为自然通风的利用提供有利的条件，使得建筑物能够具有良好的通风效果。

3、风压和热压共同作用下的.自然通风

在实际建筑中的自然通风是风压和热压共同作用的结果，只是各自的作用有强有弱。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响，风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。因此建筑师要充分考虑各种因素，使风压和热压作用相互补充，密切配合使用，实现建筑物的有效自然通风。

4、机械辅助式自然通风

在一些大型建筑中，由于通风路径较长，流动阻力较大，，单纯依靠自然风压与热压往往不足以实现自然通风。而对于空气污染和噪声污染比较严重的城市，直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内，不利于人体健康。在这种情况下，常常采用一种机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想的空气处理手段（如土壤预冷、预热、深井水换热等），并借助一定的机械方式加速室内通风。

二、自然通风技术的优势

自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。而这一取代过程有两点至关重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气（新风），有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。

三、自然通风系统设计中的限制性条件

自然通风技术作为一种免费的技术，它的应用必然受到环境的限制。对于室外环境温、湿度比较温和的地区（如英国），该技术的应用非常成熟，下面基于他们的应用经验，介绍有关自然通风技术应用的限制性条件。

（一）室内得热量的限制

应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低，通过室内空气的通风换气，将室外风引入室内，降低室内空气的温度。很显然，室内、外空气温差越大，通风降温的效果越好。对于一般的依靠空调系统降温的建筑而言，应用自然通风系统可以在适当时间降低空调运行负荷，典型的如空调系统在过渡季节的全新风运行。对于完全依靠自然通风系统进行降温的建筑，其使用效果则取决于很多因素，建筑的得热量是其中的一个重要因素，得热量越大，通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。现在的研究结果表明，完全依靠自然通风降温的建筑，其室内的得热量最好不要超过40W/m2。

（二）建筑环境的要求

应用自然通风降温措施后，建筑室内环境在很大程度上依靠室外环境进行调节，除了空气的温、湿度参数外，室内的空气品质和噪音控制也将被室外环境所破坏。根据目前的一些标准要求，采用自然通风的建筑，其建筑外的噪音不应该超过70dB；尤其在窗户开启的时候，应该保证室内周边地带的噪音不超过55dB。同时，自然通风进风口的室外空气质量应该满足有关卫生要求。

（三）建筑条件的限制

应用自然通风的建筑，在建筑设计上应该参考以上两点要求，充分发挥自然通风的优势。

1、建筑位置

周围是否有交通干道、铁路等一般认为，建筑的立面应该离开交通干道20米，以避免进风空气的污染或噪音干扰；或者，在设计通风系统时，将靠近交通干道的地方作为通风的排风侧。地区的主导风向与风速根据当地的主导风向与风速确定自然通风系统的设计，特别注意建筑是否处于周围污染空气的下游。周围环境由于城市环境与乡村环境不同，对建筑通风系统的影响也不同，特别是建筑周围的其它建筑或障碍物将影响建筑周围的风向和风速、采光和噪音等。

2、建筑形状

形状建筑的宽度直接影响自然通风的形式和效果。建筑宽度不超过10米的建筑可以使用单侧通风方法；宽度不超过15米的建筑可以使用双侧通风方法；否则，将需要其它辅助措施，例如烟囱结构或机械通风与自然通风的混合模式等。建筑朝向为了充分利用风压作用，系统的进风口应该面对建筑周围的主导风向。同时建筑的朝向还涉及减少得热措施的选择。开窗面积系统进风侧外墙的窗墙比应该兼顾自然采光和日射得热的控制，一般为30%—50%。建筑结构形式建筑结构可以是轻型、中型或重型结构。对于中型或重型结构，由于其热惰性比较大，可以结合晚间通风等技术措施改善自然通风系统的运行效果。

3、建筑内部设计

层高比较大的层高有助于利用室内热负荷形成的热压，加强自然通风。室内分隔的形式直接影响通风气流的组织和通风量。建筑内竖直通道或风管可以利用竖直通道产生的烟囱效应有效组织自然通风

4、室内人员

室内人员密度和设备、照明得热的影响对于建筑得热超过40W/m2的建筑，可以根据建筑内热源的种类和分布情况，在适当的区域分别设置自然通风系统和机械制冷系统。工作时间工作时间将影响其它辅助技术的选择（如晚间通风系统）。

（四）室外空气湿度的影响

应用自然通风对降低室内空气温度效果明显，但对调节或控制室内空气的湿度，效果甚微。因此，自然通风措施一般不能在非常潮湿的地区使用。

四、建筑中的自然通风考虑因素

自然通风技术在运用的过程中，要充分结合当地气候、环境条件，采取相适应的技术措施，才能保证自然通风达到良好的生态效能。自然通风在考虑普通的诸如气候、建筑朝向、室外绿化、通风构造细部等要素的影响外，越来越多的考虑以下两点要素：

①太阳能强化自然通风。太阳能强化自然通风的建筑构件主要有屋面太阳能烟囱、Trombe墙以及与建筑一体化安装的太阳能空气集热器。为了在夏季达到更好的冷却效果，通常将这些作法与其他建筑构件复合成一个有组织的自然通风系统；

②计算机模拟自然通风。计算机模拟技术，特别是计算立体力学（CFD）对自通通风设计有着非常重要的作用，它利用连续性方程、动量方程、能量方程等控制方程对空气动力进行分析，然后利用计算机软件进行计算机模拟，得出可视化的直观效果，对建筑师设计出合理的建筑风环境提供了重要的参考。因此，随着计算机模拟技术的不断发展，计算机模拟对自然通风的设计无疑会产生巨大的推动作用。

总之，自然通风技术作为一种与气候相适宜的生态技术，在实际运用的过程中，应该结合太阳能、建筑材料、自然采光、地下蓄冷蓄热、自动控制等技术，并运用计算机模拟技术，对实际的案例进行分析，定量的对其进行深入的研究。相信随着生态、可持续发展理念的不断发展，自然通风这种廉价、健康的通风方式将会越来越多地被利用。

浅论自然辩证法在化学学习、研究中的应用【摘要】： 本文先对化学给出了它的哲学定义，再从化学与自然辩证法的联结处入手定义了化学自然辩证法，结合实例，全面分析了化学与自然辩证法的关系，指出了辩证法原理在化学中的应用，使化学的学习、研究和教育教学工作进一步走向理性化，从而使人能动地认识自然、改造自然、利用自然，不断地促进化学科学的进一步发展。【关键词】： 化学哲学、化学自然辩证法、学习应用一、引言当代科技发展的一个显著特点就是科学的整体化发展趋势。科 学的整体化发展既表现在各个学科领域内部各分支之间的相互作用相互综合及相互影响,同时也表现在不同门类的学科领域之间的相 互作用, 合及影响。这种整体性更深层次的发展体现为不同学科领 域的彼此静透和相互融合,要求我们从整体把握科学的内在统一性．正确认识不同学科体系之间的相互作用。人类对物质世界认识水平的不断提高导致了现代科学技术范围的不断扩大。其基础部门扩展为八个，同时，着力加强对辩证法和方法论的研究，借以不断提高科研效率。化学从属于自然科学，而自然科学作为八大基础部门之一，和辩证唯物主义紧密联系的桥梁是自然辩证法。自然辩证法是人类化学史上的最高理论概括，对化学科学的不断发展起着巨大的指导和推动作用。因此，在化学课程中必须加强对自然辩证法的学习和应用。化学是研究物质组成结构性质以及变化规律的基础自然科学，自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观，又是认识自然和改造自然的方法论。哲学物质范畴和自然科学的物质形态、结构、属性、变化的关系是一般和特殊、共性和个性、抽象和具体、绝对和相对、指导和被指导的关系。因此，研究物质的化学科学和哲学物质范畴之间存在必然内在的联系，将自然辩证法运用于化学学习研究教学之中不仅起着重要作用，而且有深远意义。从这点来说，学习自然辩证法不仅是全面提高学生化学素质的需要，而且是每一位化学教育者乃至化学工作者必不可少的职责。二、自然辩证法与化学1自然辩证法（1）研究对象。自然辩证法是马克思主义的重要组成部分，其研究对象是自然界发展和科学技术发展的一般规律，人类认识和改造自然的一般方法以及科学技术在社会发展中的作用。自然辩证法是以马克思主义的观点理论与方法为指导，根据社会历史条件，结合时代的任务，对科学技术的发展及其与社会发展的相互关系进行考察的研究领域。（2）研究内容。自然辩证法研究的内容大致可以分为三个部分:自然界的辩证法，即自然观；自然科学认识的辩证法，即认识论；自然科学发展的辩证法，即科学观。其中，自然观部分集中论述了人类认识自然界的基本范畴、基本规律和自然界辩证发展的总图景。认识论部分则主要探讨了自然科学认识的来源、发展过程和检验标准，并论述了观察、实验，抽象，思维、假说、演绎、归纳等方面的问题。在科学观部分主要论述了自然科学的性质和作用以及它的体系结构和发展的规律性问题。这三个部分既各有侧重，又相互联系，共同构成一个有机统一的整体，从而确立了自然辩证法的理论框架。2化学哲学（1）研究对象。化学哲学是以化学学科为研究对象，以化学基本运动和化学发展的基本规律为基本研究内容的一门学科。具体地说，化学哲学研究和探讨的四个基本问题是：本体论、认识论、方法论以及化学与技术革命和社会进化的关系。化学哲学既然是以化学运动和化学发展基本规律为研究内容，那么，它必须以化学研究的实践为基础，而且又反过来对后的化学实践活动起指导或启示作用。也就是说，化学哲学是一种有用的工具，这个工具作用的发挥还要靠强大的化学理论基础和经验实践作后盾。（2）化学与自然辩证法的关系。化学是研究世界的某一个方面，显然所揭示的化学规律只用于一定特殊的学科范围，但在自然辩证法研究上也有重大意义；而自然辩证法则是在概括包含化学在内的具体科学的成果、特殊规律的基础上所揭示的关于自然界发展和科学技术发展的一般规律，对化学的学习、研究、教育教学具有重要的指导作用。（3）任务。化学哲学的任务就是在于运用架在化学和哲学之间的一座桥梁。化学哲学是化学哲学真理对化学的成果作出哲学的概括，使化学概念上升为哲学范畴，使化学原则上升为哲学原则，使化学真理转化学哲学真理，化学真理的扬弃，就是哲学的显现。反过来，由化学及其它学科所得来的哲学把一切事物的普遍规律和普遍性质揭示出来，它运用的最一般的概念和范畴则通过化学哲学为中介对于化学具有一般方法论的意义。化学哲学在实现由化学真理上升为哲学真理的过程中，发挥其自身固有的中介和桥梁作用。总之，通过化学哲学这一桥梁，化学作为自然科学的基础学科之一，曾经促进了自然辩证法的产生和发展，而今也在为自然辩证法的新发展作出自己的积极贡献。3化学中的自然辩证法 自然辩证法准确揭示化学反应的本质特征对立统一规律是唯物辩证法的实质和核心。它揭示了事物运动、变化、发展的根本原因在于事物的矛盾性。科学地解释了事物发展的道路、方向、形式等问题；对立统一是唯物辩证法全部规律和范畴的实质，它提供了理解唯物辩证法其它规律和范畴的钥匙。同时唯物辩证法是世界观又是方法论，而对立统锟律提供了这一科学方法论最根本的内容，即矛盾分析的方法。在化学史的诸多事例中充分验证了这一规律。矛盾的普遍性和特殊性是相互区别、相互联系的。矛盾的普遍性和特殊性的区别是相对的，在一定条件下可以相互转化。例如有机化学史中的马尔科夫尼可夫规则，它是一个普遍适用的规律，不对称烯烃与卤化氢发生加成时，氢将加在含氢较多的碳原子上。但当分子中存在较强的吸电子基团时，则情况恰恰相反，这是马尔科夫尼可夫规则的一个特例。内因是事物发展变化的根据，外因是事物存在和发展的必要条件。外因通过内因而起作用。烯烃、炔烃、芳烃和醛酮等有机化合物都含有不饱和键，但它们发生的加成反应的性质却不尽相同。烯烃、芳烃只能发生亲电加成，而醛酮等却能发生亲核加成，这是由其内因分子结构不问而决定的。炔烃的内因决定了其既可发生亲电加成，也可发生亲核加成，至于到底发生何种反应，则尚需考虑其外部条件，因为外因要通过内因才能起作用。丙烯与溴化氢所进行加成反应的产物则因是否有过氧化物存在而完全不同，也是外因通过内因起作用而致。自然辩证法深刻揭示事物发展变化的内涵唯物辩证法认为，事物的发展总是由量变到质变，质变又引起新的量变，量变是质变的必要准备，质变是量变的必然结果。所以，恩格斯认为，化学史可以称为研究物体量的构成的变化而发生的质变的科学。在化学运动中．这种量变到质变的规律表现得特别明显，最典型的莫过于元素周期律了。元素周期律的形成发展经历了三个阶段：到1869年人们通过不同的方法共发现了63种化学元素，但是对这些元素的分类及它们的相互联系尚缺乏研究。这一阶段是元素的发现和积累过程。进入19世纪以后，许多化学家都陆续研究过化学元素的分类问题。首先对化学元素进行分类研究的是拉瓦锡。他在1 789年出版的Ⅸ化学大纲》中，对33种化学元素进行了分类。从1829年德国化学家德贝莱纳“三元素组”到1869年2月17日晚门捷列夫的第一张化学元素周期表的诞生，中间经历了尚古多的元素《螺旋图》、欧德林的《原子量和元素符号表》、迈尔的“六元素表”和纽兰兹的“八音律”’等艰苦的规律寻找过程。1 871年门捷列夫第二张化学元素周期表公布以后，化学元素周期律的发现工作就完成了。公正的说，化学元素周期律应当是迈尔和门捷列夫两人分别发现的。[21周期律表明，各种元素随着原子量(后来证明是核电荷)的增加，而引起化学元素性质周期性的变化。量的增加引起质的飞跃，这一点在自然界中具有普遍的意义。这就用科学的事实证明了辩证唯物主义中的质量互变的规律。恩格斯充分肯定了化学元素周期律的科学意义和哲学意义。三、自然辩证法在化学中的应用以物质为研究对象的化学领域，可以说无时无处不与自然辩证法有关，反之，自然辩证法也渗透于化学领域的方方面面，这样便形成了既具有普遍性又具有特殊性的化学哲学。如果我们能用哲学的世界观和方法论来解决化学中的问题必将对化学的学习研究教学产生深远的影响。（1）化学本体论--物质--世界是物质的。①物质的组成。化学是一门自然科学，也是一门实验科学，基础科学。这是由它所研究的对象物质所决定了的，这就从本质上决定了化学与整个世界及其规律总的看法的不可分割的关系。因为世界是由物质构成的。物质是客观存在的，是不以人的意志为转移的，不管你承认与否它都是存在着的，正如列宁所说:“唯物论的基本前提是承认外部世界，承认物质存在我们的意识之外并且不依赖于我们的意识而存在着。”只有首先承认物质的存在，才是研究化学问题的唯一正确的出发点。应该说我们目前的技术已经到了只要是物质，我们的化学检验技术就能确认任意一种物质的元素组成，也就是说，在化学家看来，不管是什么，只要是看得到摸得着的物质，都逃不脱100多种元素的范围，逃不出三种基本微粒：质子、中子、电子。②物质的结构。关于结构，我们目前能够明确的是主要是原子结构、分子结构、晶体结构三方面。原子结构是所有结构的基础。我们可以这样设想：原子结构相当于混凝土，分子结构相当于预制件，晶体结构就相当于建筑物，宏观物质相当于一座大型城市。不同的物质不外乎是元素原子的不同组合，可以这样说，四种微粒，四种作用力，构成了物质世界。（2）物质的性质---物质的普遍性和特殊性。普遍性和特殊性的关系是共性、绝对性和个性、相对性的关系，它们既相互联系又相互区别，普遍性存在于特殊性之中，特殊性之中包含着普遍性。许多物质的性质制法等都是普遍性和特殊性的统一。结构决定性质，性质是表象，是果，结构是本质，是因。（因果律是构建自然科学大厦的基石。）我们无法尽知所有物质的性质，但我们可以在每个物种中找到一两个代表物加以研究记忆，找出相似点和递变规律，比如，烷烃中的甲烷，烯烃中的乙烯，酯类中的油脂，等等。但是这仍然没有接触到本质，最有本源意味的是关于元素周期律的研究。透彻了解了周期律和周期表，就找到了化学的核心主线。在周期表中，可以找到元素的“家族”，明白了物质性质千奇百怪的原因以及一般规律。在每个“家族”中找一两个元素作代表，详细研究它的存在形式、单质、氧化物、氢化物、氧化物对应水化物以及盐类，对于不同的物质又分别研究其物理性质、化学性质、制法、用途等等。这样，只要详细学习了极少数的物质，依据“相似性”（或者叫“通性”）、“特殊性”和“递变规律”三种方式就可推导出同一“家族”的其它物质的相关知识。可以说，“相似性”、“特殊性”和“递变规律”是学习研究化学的最基本武器。（3）物质的变化--对立统一规律。对立统一规律是事物矛盾运动的规律，既是唯物辩证法的基本规律，又是辩证法的实质和核心。矛盾的具体过程可归纳为：矛盾的发生--矛盾的发展--矛盾的完结(转化)。化学变化的过程，实际上是物质(内部、外部)矛盾斗争的过程，在一定条件下，当反应进行到一定程度的时候，这种矛盾斗争也就趋于统一，这便是化学对立统一规律。从目前的角度来看，物质的变化主要体现在各元素化合物群体之间的转化衍变关系。归纳、掌握这些变化规律，将对我们的学习、研究、教学起着非常重要的作用，也为我们后面研究“合成”提供多种可能的途径。比较重要的“变化规律”有：每一个元素各种形态的物质之间的转化；烃及其衍生物的相互衍变关系等，如：单质、酸、碱、盐、氧化物之间的“通用”转化关系；各族主要元素单质、氧化物、氢化物、氧化物对应水化物以及盐类的“特定”转化关系；烷、烯、炔、醇、醛、酸、酯的转化关系等。（4）物质的合成---辩证唯物主义认识论是能动的革命的反映论。制备合成我们需要的任何物质，从而建设世界、改造世界，是人类的理想和每一个化学家的梦想，也是化学研究的终极目的。从古代(公元前五世纪)希腊哲学家德谟克利特的古代原子观的提出英国科学家道尔顿的近代原子学说--意大利科学家阿伏加德罗分子--原子论的提出--1897年英国科学家汤姆生对电子的发现--现代科学对原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的证明，使人们对物质结构逐步有了一个较为完整确切的认识，进而为以后的新元素、新物质材料的发现和合成创造了条件的事实就是最好的例证。同时，化学发展的历史也充分证明，化学哲学的认识论同样是能动的革命的认识论.四、结束语化学是自然科学中最活跃的学科，它在自然科学和科学技术发展中，占有中心位置，马列主义是自然科学的最高概括，而自然辩证法是两者之间的桥梁。因此，充分运用哲学世界观和方法论解决化学问题，不仅可以使我们更深刻的理解化学和化学教学在人类社会的地位和作用，而且对于化学学习、研究和教育教学都具有十分重要的指导作用。五、参考文献[1] 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