微重力条件下与容器连通的毛细管中的毛细流动研究

利用落塔的短时微重力条件, 实验研究了与容器连通的毛细管中的流体在微重力条件下的毛细流动过程, 并通过理论分析建立了相应的毛细管中弯月液面高度随时间变化的微分方程. 结果表明, 对于不同的接触角和不同的容器/毛细管参数, 由建立的理论公式得到的数值解结果都与实验结果在定量上较为一致. 此外, 实验中发现, 改变乙醇和去离子水混合液的比例可以明显地改变接触角参数, 但对毛细流动的影响很小, 建立的理论公式也对这一现象给出了合理的解释. 该研究对于预测和分析微流道及空间微重力条件下的毛细流动行为具有明显的应用价值.     

平衡态稠密流体的相关函数理论

用物理力学方法处理不同聚集态系集的关键是建立恰当的统计模型.这就要针对所研究的对象,抓住其主要特征,作出能反映其物理本质的基本简化.例如,在处理稀薄气体时,就是抓住了分子间相互作用的势能远小于分子运动的动能这个特点,把分子间相互作用理解为只是瞬间的碰撞.但在处理固体系集时,则又抓住分子间势能的影响要比分子振动和扩散的动能大得多,分 ...     

带电粒子形成胶体晶体的有效硬球模型判据的计算机模拟验证

在对胶体晶体的研究中,带电粒子胶体晶体的形成机理比硬球胶体晶体更加复杂,对其形成条件目前还缺少有效的判断依据. 有效硬球模型判据提出以有效直径作为判断参数. 为了验证该判据的有效性,利用布朗动力学模拟研究了不同有效直径下带电粒子胶体晶体的特性. 为了更加定量地研究单因素对带电胶体晶体形成的影响,取有效直径为2.8至0.8,并对一定的有效直径,研究了粒子几何直径和排斥力不同情况下的结晶行为. 在布朗动力学模拟过程中,采用径向分布函数和键序参数方法检测体系的结构变化,并分析所形成的晶体结构. 结果表明,在判断带电粒子胶体体系能否形成有序结构方面,有效硬球模型判据有一定的合理性. 但是,并不能将有效直径作为唯一的判别参数,而是需要综合其他参数的影响,这显示出该判据的片面性. 关键词： 布朗动力学模拟 带电胶体晶体 有效硬球模型     

用降低固定样点组上的能量方差改进量子Monte Carlo方法中的试探波函数

本文在量子Monte Carlo方法中用固定样点组降低能量方差对试探波函数的参数进行改进,并将以此方法优化后的试探波函数,用于H₂,Li₂和H₂O分子能量计算,获得很好的结果.     

Non-Gravitational Effects with Density-Matching in Evaluating the Influence of Sedimentation on Colloidal Coagulation

The method of density matching between the solid and liquid phases is often adopted to effectively eliminate the effect of sedimentation of suspensions in studies on dynamic behaviour of a colloidal system. However, the associated changes in the solvent composition may bring side effects to the properties investigated and therefore might lead to a faulty conclusion if the relevant correction is not made. To illustrate the importance of this side effect, we present an example of the sedimentation influence on the coagulation rate of suspensions of 2μm （diameter） polystyrene. The liquid mixtures, in the proper proportions of water （H2O）, deuterium oxide （D2O） and methanol （MeOH） as the liquid phase, density-matched and unmatched experiments are performed. Besides the influence of viscosity, the presence of methanol in solvent media, used to enhance the sedimentation effect, causes significant changes （reduction） in rapid coagulation rates compared to that in pure water. Without the relevant corrections for those non-gravitational factors it seems that gravitational sedimentation would retard the coagulation. The magnitude of the contribution from the non-gravitational factor is quantitatively determined, making the relevant correction possible. After necessary the influence of the sedimentation on coagulation rates at corrections for all factors, our experiments show that the initial stage of the coagulation is not observable.     

假想分子与化学平衡

为了简化在求算有化学反应的气态物质的宏观热力学性质时所用到的概念和方法,本文引进“假想分子”的概念,导出了其化学势μ和绝对活度z=e~(μ/kT)的表达式。这样即可对化学平衡作出全新的物理解释,证明了化学平衡时,反应物的假想分子与生成物的假想分子可用统一的玻尔兹曼分布来表示,从而把有化学反应与无化学反应的体系统一了起来,并且简化了化学平衡时各能态上粒子数的计算方法。     

复正交矩阵区对角化条件及其对相变问题的应用

本文给出(2n×2n)复正交矩阵正交相似于(2×2)正交矩阵直接和的充分必要条件,作为实际例子,并讨论它对二维Ising模型相变问题的应用。     

流体力学半径对估算胶体微球聚集速率常数的影响

胶体粒子聚集速率常数实验值远低于理论值一直是被普遍关注的问题.聚集速率常数的理论推导是基于粒子的几何半径来考虑的,但决定粒子扩散速率及聚集速率的应该是粒子的流体力学半径(大于几何半径),因而它是使聚集速率常数实验值低于理论值的因素之一.影响流体力学半径的因素很多,其中,带电粒子在溶液中因表面存在双电层,会明显增大流体力学半径,造成聚集速率减慢.而双电层的厚度又随溶液中离子强度的不同而改变.本工作在聚集速率的公式中引入了修正因子,即几何半径与其流体力学半径之比,以修正由于用几何半径代替流体力学半径带来的误差.其中几何半径和流体力学半径可以分别用扫描电镜(SEM)和动态光散射(DLS)来测定.以两种粒径的聚苯乙烯带电微球为例,考察了在不同离子强度下,该误差的大小.结果发现,对于半径为30 nm的微球,用流体力学半径计算的慢聚集速率常数比理论值偏低约8%.该误差随离子强度增加而减少.对于快聚集情况,流体力学半径对聚集速率基本没有影响.     

重力对溶液悬浮粒子聚集过程影响的布朗动力学模拟

采用布朗动力学的计算机模拟方法, 研究重力因素对于稀溶液中悬浮粒子聚集过程的影响. 通过在计算机模拟程序中加入和排除重力因素的影响, 对不同重力条件下的粒子团数量随时间的变化曲线进行对比研究, 得到了重力对溶液中的粒子团总数和不同大小的粒子团数量随时间变化的影响规律,可以总结为: 在聚集阶段初期,重力不影响粒子的聚集; 而在聚集阶段后期, 重力加快了粒子的聚集. 同时, 从动力学分析的角度出发, 对重力如何影响悬浮溶液中粒子聚集过程的机制也进行了更加深入的探讨.     

带电悬浮粒子胶体晶体的固定化

采用光固化技术, 以丙烯酰胺单体与亚甲基双丙烯酰胺交联剂在紫外光的照射下发生光聚合反应, 嵌入聚苯乙烯胶体晶体, 实现了胶体晶体的固定化. 结合反射光谱和Kossel衍射技术研究对照了固定化前后胶体晶体的变化, 实验结果表明, 通过这种水凝胶固定化的胶体晶体保存了未固定前悬浮液中胶体晶体的结构. 但固定化后的胶体晶体的晶面间距和晶体的尺寸都略微减小. 通过对固定化后的水凝胶长时间的反射光谱观测, 发现固定化后胶体晶体在Milli-Q水中起初会发生溶胀, 经过2-5天溶胀-消溶胀过程达到平衡, 平衡后的水凝胶胶体晶体十分稳定, 可以长时间保持胶体晶体的结构. 因此, 胶体晶体固定化不但极大地提高了悬浮液中胶体晶体的抗剪切能力, 还克服了悬浮液中胶体晶体对离子、外界干扰的敏感性, 扩大了胶体晶体的实际应用价值.