焦耳在能量转化与守恒定律建立过程中的实验创新

能量转化与守恒定律的确立与19世纪初期工业革命的蓬勃发展有着直接的关系,不同行业的进展为定律的确立提供了坚实的事实基础.但是,固有的思想惯性又成为新思想建立的阻碍,给新定律的建立者制造了很多的麻烦.迈耶和亥姆霍兹的探索,奠定了能量转化与守恒定律的理论基础,焦耳的热功当量实验以丰富的实验内容、精确的实验数据,为定律的最终确立提供了坚实的实验基础.     

气体节流膨胀过程的热力学分析

探讨气体节流膨胀过程中的熵(S)的变化,指出任何气体的节流膨胀都是熵增过程,并且是不可逆的。在此基础上,讨论和总结了节流膨胀过程的全部热力学特征。     

强流脉冲下重复滑动电接触界面的电热特性

固体电枢电磁轨道发射中,膛内枢轨滑动电接触的电热特性关系到滑动界面的接触状态、电流传导品质和界面能量耗散,制约着系统效率和轨道寿命。设计开展了多组不同电流线密度的多发重复试验,通过采集电气试验数据进行迭代计算,得到了滑动接触电阻和界面焦耳热耗散功率的动态变化规律,分析了沉积物随重复发射的演变及电流线密度对电热特性的影响规律,并结合试验后轨道表面熔蚀沉积检测,讨论了滑动电接触界面的演变过程。结果表明:接触电阻稳定临界点和焦耳热耗散功率峰值点都出现在脉冲电流下降沿,接触电阻稳定值量级为10-2 mΩ,焦耳热功率峰值幅值可达10-1 MW;炮口速度随重复次数的增加而降低并趋于稳定,多次重复发射对滑动接触电阻和焦耳热功率较小的影响表明沉积物在发射中再次熔融并对电接触起积极作用;而即使输入能量一致,电流线密度的变化也显著影响了界面焦耳热的生成。     

Quasi-classical Trajectory Study of Reaction O （^3P）＋HCl （v =2; j=1,6,9） →OH＋Cl

The reaction O（^3P）＋HCl （v=2; j= 1,6,9） → OH＋Cl is theoretically studied with a quasi-classical trajectory method （QCT） on the benchmark potential energy surface of the ground 3A＇＇ state [J. Chem. Phys. 119（2003）9550]. The QCT-calculated state-resolved rotational distributions are in good agreement with the experimental results. The rotational polarization of the product OH molecule becomes weaker as the initial HCl rotation is excited. The calculated results can be explained from the large mass factor cos2 β of the title reaction, the van der Waals well in the potential energy surface and the secondary encounters in the exit channel.     

微通道介电泳颗粒流动中的焦耳热分析

微通道中的介电泳颗粒流动是芯片实验室装置的最重要应用之一.生物和医学领域的实际应用中,为获得足够的介电泳颗粒控制能力,在高电导率的电解溶液上施加强电场,而这将引起溶液温度的明显升高.本文建立了介电泳颗粒流动中的电场分布和焦耳热效应的理论模型.对介电泳微通道中电解溶液中的电场与温度场进行了计算,分析了介电泳作用下产生的焦耳热对微通道内温度场的影响.     

基于焦耳热的光纤布喇格光栅电压传感器研究

设计了一种基于焦耳热的新型光纤布喇格光栅电压传感器以用于小电压的精确监测.实验中通过真空蒸镀法在光栅周围镀上一层金属镍,并将光栅密闭封装在充满气凝胶的铜管中.电压传感通过所镀金属镍层在通电过程中产生的焦耳热引起栅区温度升高,导致光纤光栅反射谱中心波长漂移,从而实现电压与光纤光栅中心波长漂移量的变换.实验表明,封装后的直流电压灵敏度达到520pm/V2,并可用于较低频率的交流传感,且系统结构简单、精度高、易于实现.     

位移电流不产生焦耳热

在普遍情况下,安培环路定律为 ∮LH·dl＝I传+I位 其中I传＝∫∫sj传·dS为传导电流,j传＝dI/dS; I位＝dΦD/dt＝∫∫S(e)D/(e)t·dS ＝∫∫sj位·dS为位移电流 从安培环路定律可看出,传导电流和位移电流都具有磁效应,但二者却有着极大的差别.首先是来源不同,传导电流来源于电荷在导体中的定向运动,位移电流来源于变化的电场;其次是存在范围不同,传导电流仅存在于导体中,位移电流存在于任何有电场变化的区域;再次是表现性质不同,传导电流产生的热效应满足焦耳定律,位移电流产生的热效应不满足焦耳定律.下面从两个方面入手重点分析讨论位移电流产生热效应,但不产生焦耳热.     

基于电阻焦耳热调控3D纳米桥结的临界电流

近些年来, 超导三端子器件通过引入第三端可控变量可以实现单个约瑟夫森结两端临界电流的调控, 受到广泛关注. 本文介绍了一种微缩型的超导三端子器件结构, 通过电阻电流产生的焦耳热来调节3D 纳米桥结附近的局部温度, 从而实现有效调节3D 纳米桥结的临界电流. 本实验利用了两种氩(Ar) 离子表面清洗条件制备获得了两种不同电阻特性的铝(Al) 电阻条, 并且测量表征了这两种电阻条的电流焦耳功率分别与单个和两个3D 纳米桥结的临界电流之间的变化关系. 我们实现了最低使用33 μW 的电阻功率, 来达到单个3D 纳米桥结的临界电流的50% 范围内的调节, 从而验证了本超导三端子器件结构的可实用性.     

冷中子与冷中子源

 一九八八年十月,我国的重水反应堆冷中子源建成并投入使用.这使我国重水反应堆外围的实验设施进一步完善,为冷中子研究和应用提供了一定的条件.冷中子是些什么样的中子?冷中子源是一个什么样的装置?这里向大家做一简单介绍.（一）中子与冷中子中子是英国科学家查德威克于1932年发现的,是原子核的组成粒子之一.研究测量得到:中子所带的电荷不大于1.6021892×10（-37）库仑,可以认为是不带电的中性粒子;中子的静止质量为1.674954×10^-27千克;中子的磁矩为负9.6651855×10^-27焦耳·特斯拉^-1.