气体常数的新进展

气体常数R的定义来自理想气体的状态方程:其中V为理想气体的摩尔体积,p与T分别为该状态下气体的压强与温度. 然而,在实际测量中,我们不能直接从R=pV/T求R,因为实际测量的总是真实气体.对于真实气体,上式应改为其中B(T),C(T),…称为维里系数. 只有在恒定温度下,测量一系列不同压强下的气体密度,再外推到零压强(无限体积)的情况,才有可能获得理想气体的摩尔体积. 早先测量气体常数基本上都是沿着这条路线.这个方法被人们起了一个不太确切的名称,叫“有限密度法”. 一直到1973年,在历届基本物理常数平差中,气体常数的数值都是根据有限密度…     

基于声弛豫频率的可激发气体压强合成算法

声弛豫频率是声吸收谱峰值点的频率,包含可激发气体成分、环境温度和压强信息.利用声弛豫频率线性正比气体压强的特性,提出一种通过两频点声吸收系数和声速测量值计算声弛豫频率,并通过查表方式合成气体压强的算法.算法的声弛豫频率测量误差具有随声测量值误差线性变换的特性,且当两频点的声吸收测量误差相等时,压强的合成误差为零.对于一定温度下的甲烷及其混合气体,仿真计算证明算法的有效性和声测量误差的稳健性.提供一种简单、稳健性好、可实时连续在线检测可激发气体腔体压强的声学方法.     

气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响

环境气体的压强对激光诱导等离子体特性有重要影响.基于发射光谱法开展了气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性影响的研究,探讨了气体压强对空气等离子体发射光谱强度、电子温度和电子密度的影响.实验结果表明,在10-100 kPa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别.随着空气压强增大,激光击穿作用区域的空气密度增加,造成激光诱导击穿空气几率升高,从而等离子体辐射光谱强度增大.空气等离子体膨胀区域空气的约束作用,增加了等离子体内粒子间的碰撞几率以及能量交换几率,并且使离子-电子-原子的三体复合几率增加,因此造成原子谱线OⅠ777.2 nm与NⅠ821.6 nm谱线强度随着气体压强增大而增大,在80 kPa时谱线强度最高,随后谱线强度缓慢降低.而离子谱线N Ⅱ 500.5 nm谱线强度在40 kPa时达到最大值,气体压强大于40 kPa后,谱线强度随压强增加而逐渐降低.空气等离子体电子密度均随压强升高而增大,在80 kPa后增长速度变缓.等离子体电子温度在30 kPa时达到最大值,气体压强大于30 kPa后,等离子体电子温度逐渐降低.研究结果可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性的研究提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析提供重要的技术支持.     

稀薄气体放电实验的改进

本实验方案试图采用一个充以少量水银的汞蒸汽放电管,代替目前使用的不同压强的一组气体放电管。实验时改变放电管的温度,即可得到不同压强的放电现象。该汞蒸汽放电管可供做气体放电实验,也便于进行教学演示,演示效果极为明显。     

HL-2A装置偏滤器室中性气体压强规的研制

HL-2A装置是我国第一个带偏滤器的托卡马克装置，偏滤器运行是一个新课题。在偏滤器研究中，偏滤器室中性气体压强的诊断与控制具有重要意义。为此，我们研制了可工作在强磁场下的快响应电离规(简称：快规)和配套真空计，对HL-2A装置偏滤器室的中性气体压强进行了测量。     

利用"对比法"判断气体状态参量的变化趋势

理想气体的温度、体积和压强三个状态参量之间的关系由气体状态方程pV/T=恒量决定。当气体状态发生变化时，判断某一个参量的变化趋势是一个比较复杂的问题。如图1，为p—T图中的状态变化曲线，状态由A变化到B，判断体积的变化趋势。     

理想气体状态方程——从经典到量子

1 经典理想气体状态方程 1662年玻意耳和1679年马略特发现气体的压强p和体积V的乘积,在温度T一定下,是一个常量,称为玻意耳-马略特定律.     

温度和压强的变化对谱线线型峰值的影响

谱线线型是用于气体浓度测量中的一个重要参数。本文基于温度(压强)变化会引起相应压强(温度)的变化这一点,考虑温度和压强同时变化对气体线型峰值的影响。通过分析氟化氢的吸收谱线,发现可用Lorentzian线型来计算峰值吸收系数的温度和压强范围都扩大,而Gaussian线型在绝大数情况下不能用来计算峰值吸收系数;在一定的温度范围和压强范围内,如果只考虑压强或温度的变化,由此计算的三种线型峰值(Gaussian,Lorentzian和Voigt)的相对误差大于0.1。因此,在计算线型峰值时,需考虑压强和温度同时变化对线型峰值的影响。最后分别讨论了甲烷、二氧化碳、一氧化碳及一氧化氮,得到与氟化氢结论相似的结论,结论的不完全相同是由于每种气体在波数、压力展宽系数、相对分子质量及温度系数上的不同而导致。     

典型放电气体的击穿场强阈值研究

为了研究等离子体产生时的气体击穿特性,利用低气压条件下气体击穿场强阈值模型,分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Hg蒸汽等6种典型放电气体的击穿阈值随入射波频率、电子温度、气体压强以及气体温度的变化规律。结果表明:气体击穿阈值随气体压强的增大而减小,随气体温度、电子温度和入射脉冲频率的增大而增大。气体压强和入射频率对击穿阈值的影响大于气体温度和电子温度,在所考虑的范围内,气体压强对击穿场强的影响约为100 V/m,入射脉冲频率对击穿场强的影响为50~300 V/m,气体温度和电子温度对击穿场强的影响为20~30 V/m。当考虑气体压强、气体温度以及电子温度等因素的影响时,各种气体的击穿场强阈值产生的变化规律相类似;但考虑入射频率的影响时,不同气体的击穿场强阈值差异很大。在所考虑的典型放电气体中,Xe具有最低的击穿场强阈值,He的击穿阈值最大。     

多元可激发气体声弛豫频率的环境影响分析

推导多元可激发气体中声弛豫频率和环境温度、压强的解析关系.理论分析和仿真计算表明：声弛豫频率线性反比于主弛豫过程的弛豫时间,正比于主弛豫过程的振动耦合热容,反比于外自由度热容;温度升高导致振动耦合热容增加、内外自由度能量转移速率增大引起弛豫时间减少,进而造成声弛豫频率正比于环境温度;压强增加使得分子碰撞速率增加引起弛豫时间减少,进而使得声弛豫频率线性正比于环境压强.     

"没有"与"为零"的区别--兼谈"能量"概念的物理意义

笔者最近有机会听了一些老师的初中物理课，在一些老师的“内能”概念教学实践中，笔者发现他们总是在想方设法运用各种教学手段强调如下两个教学要点：     

一种“类耗散系统”中的“类Ⅴ型阵发”

一类不连续不可逆保面积映象可以展示类似耗散的行为,因此可称其为“类耗散系统”.在一种类耗散系统中观察到了椭圆周期轨道及其周围的椭圆岛与映象不连续边界碰撞而消失的现象.周期轨道消失后,经过一系列过渡椭圆周期轨道之后,系统的行为由一个混沌类吸引子主导.在混沌类吸引子刚刚出现时,混沌时间序列呈现层流相与湍流相的无规交替.这一切都与不连续耗散系统中发生的Ⅴ型阵发的相应性质十分相似,因此可称为“类Ⅴ型阵发”.然而,当混沌类吸引子刚刚出现时,仅可以找到最后一个过渡椭圆岛的“遗迹”,并不存在它的“鬼魂”,因此类Ⅴ型阵发不遵从Ⅴ型阵发的特征标度规律.反之,混沌类吸引子的鬼魂却存在于最后一个过渡椭圆周期轨道的类瞬态过程中,因此在类Ⅴ型阵发导致混沌运动的临界点之前,由此“类瞬态混沌奇异集”中逃逸的规律就成为标志这一种临界现象的标度律.这与Ⅴ型阵发又根本不同. 关键词： 类耗散性 类混沌吸引子 类Ⅴ型阵发     

Dancing "atoms" and "molecules" of luminous gas-discharge spots

Highly localized, dynamic particle-like excitations are observed in a dc-driven, quasi-two-dimensional gas-discharge system. These localized excitations undergo a transition from isolated to aggregated state as the discharge current is increased. Although they provide us a macroscopic analogue of microscopic atoms and molecules, they are quite distinct from the latter in the point that they exhibit a rich variety of complex dynamics. The fact that these localized excitations can show synchronous dynamics even in distant places, together with recent theoretical studies, indicates that a global coupling plays an important role on the dynamics of such localized excitations.     

浅议"做功"

关于功的概念高中物理的定义是:作用在物体上的力与物体在力的方向上产生的位移之积即为该力对物体所作的功.     

“淇淇”辞世

本刊在1999年第18卷第2期曾刊登了应崇福院士所著“南下访‘淇淇’”一文。据媒体报道,“淇淇”已于今年（2002年）7月14日辞世。消息传出后,原饲养单位两天内收到各界表示关注的电子邮件、传真、电话等40余份（见《光明日报》2002年7月17日A2版）。     

指南针从"理"到"文"——从物理学出发进行"文理综合"的探索

编者按:目前在我国掀起了新的基础教育改革浪潮,提出了新的教育理念,制定了课程标准,新编写的教材已在少数地方试用.面临这种形势制约改革成败的重要问题之一--新的评价体系,亟待改革完善.此文既涉及课程的构建,也涉及评价和测量.发表此文意在引起广大读者对这些问题的关注,并积极参加讨论.     

Observation of "Stick" and "Handle" intermediates along the fullerene road

The hypothesis that fullerenes grow in a carbon plasma by the addition of C2 units (the "fullerene road") has been widely acclaimed as the most plausible mechanism for formation of larger fullerenes including C60 and C70. Calculations suggest that the association of C2 with fullerenes proceeds through two classes of intermediates, "sticks" and "handles." Here we report the observation of these species using high-resolution ion-mobility measurements for C(n) cations generated by laser vaporization of graphite and laser desorption of C60. Sticks with up to eight-atom chains have also been found.