气体压强公式的一个推导

从能量角角推导出理想气体压强公式，其推导方式与常见的方法不同，它简法，严谨。     

关于压强的一个演示

初中物理“压强”一节,课本中是由人在泥地上走,脚陷得深,铺上木板在板上走,板陷得浅的现象引入的。但这一现象本不显著,又非所有学生在生活中都留意到,所以学生在课堂上回忆这个现象时,就印象模糊,致使学生对压强概念的理解就不够清楚。或有用重物竖置及平放于沙盘中,从沙面发生形变引入这一概念的,但仍由于现象不够显著,且学生坐在教室中观察讲台上沙面的形变也有困难,因而效果均不佳。我用以下教具演示,效果较好,     

非三维空间的经典气体模型

类似于三维空间中的方法，推导了一、二、四维空间中经典气体的气体动理论的相应的公式和常数，与三维空间的情况做了比较。     

关于"实在气体压强与器壁性质无关"的简单证明

从宏观的角度对“实在气体压强与器壁性质无关”作了简单论证。     

从微观角度看理想气体的绝热过程

利用统计物理,我们研究了缓慢拉动活塞时处于绝热气缸中的理想气体的绝热变化,从微观角度推导出了理想气体的绝热方程.     

理想Rüchardt振荡的耗散机制

在理想Rüchardt实验中,绝热无摩擦的活塞做小幅振荡。通过测量活塞的振荡频率即可测得气体的热容比。由于动力学压强与气体压强并不相同,本文指出理想Rüchardt振荡也存在耗散机制。通过计算得出活塞的振幅随时间呈指数衰减,并给出了振荡频率的修正公式。     

关于分子分布律的教学

从教学角度来探讨既能使学生掌握统计概念又不至于使用太多的数学推导,由玻耳兹曼分布率导出麦克斯韦速率分布律。     

含振动能激发Boltzmann模型方程气体动理论统一算法验证与分析

为模拟研究高温高马赫数下多原子气体内能激发对跨流域非平衡流动的影响,将转动能、振动能分别作为气体分子速度分布函数的自变量,把转动能和振动能处理为连续分布的能量模式,将Boltzmann方程的碰撞项分解成弹性碰撞项和非弹性碰撞项,同时将非弹性碰撞按一定松弛速率分解为平动-转动能松弛过程和平动-转动-振动能松弛过程,构造了一类考虑振动能激发的Boltzmann模型方程,并证明了其守恒性和H定理.基于内部能量变量对分布函数无穷积分,引入三个约化速度分布函数,得到一组考虑振动能激发的约化速度分布函数控制方程组,使用离散速度坐标法,基于LU-SGS隐式格式和有限体积法求解离散速度分布函数,建立含振动能激发的气体动理论统一算法.通过开展高稀薄流到连续流圆柱绕流问题统一算法与直接模拟蒙特卡罗法模拟结果对比分析,特别是过渡流区平动、转动、振动非平衡效应对绕流流场与物面力热特性的影响机制,证实了所建立的含振动能激发的Boltzmann模型方程及气体动理论统一算法的准确可靠性.     

基于概念图的PBL教学方法对气体动理论教学研究

基于问题学习(PBL)的教学模式是一种调动学生学习的主动性和积极性,同时培养学生探索问题、解决问题的教学方式.以大学物理中气体动理论一章为例,探讨如何在工科院校大班授课过程中实施PBL教学.结果表明PBL教学方法能够卓有成效地提高学生对物理的兴趣,特别是对拔尖人才的培养,PBL模式是一种非常有效的教学方法.     

指导学生编制热学演示课件的体会

指导学生编制用于课堂教学的气体动理论计算机演示课件，加强了教学的形象性、过程性和动态性，起到了一定的模拟演示实验的作用．     

分子动理论教学记录及其分析(部分)--在工科物理教学中使用互联网的一个实例

近几年来，我们在清华大学进行了一项在工科物理教学中使用互联网的试验．本文给出了2004年针对分子动理论部分的一些试验数据并对其作了初步的分析，试图找出其中的教学难点和在实际教学中应该注意的问题．     

近壁球形颗粒的曳力特性研究

本文研究了球形颗粒在近壁区域内的曳力特性,基于气体动理论方法推导得到了自由分子区内近壁颗粒沿垂直于平壁方向运动时所受曳力的表达式,其计算结果与直接蒙特卡洛模拟结果一致。计算并分析了动量适应系数、壁面温度等参数对近壁颗粒所受曳力的影响规律和机制。当壁面动量适应系数为零时,近壁效应消失;当壁面温度高于气体温度时,近壁效应使得颗粒所受曳力增大;当壁面温度低于气体温度且颗粒速度较小时,可能出现曳力方向与颗粒运动方向相同的情况。     

气体动理论的教学现代化

教学手段的改革是教学改革的一个方面，计算机辅助教学是发展方向，本文对气体动理论的计算机辅助教学实现过程进行了归纳和总结。     

基于宏观方程数值本构关系的气体动理论加速收敛方法

在跨流域复杂流动问题的模拟中,基于求解速度分布函数演化方程的气体动理论方法的效率问题一直受到工程应用领域关注.研究提升气体动理论方法在定常流动模拟中的计算效率具有重要意义.为了提升定常流动计算收敛速度,本文提出了一种耦合宏观方程数值本构关系的气体动理论加速收敛方法.通过求解Boltzmann模型方程,将应力、热流高阶项的数值解与宏观方程耦合,实现了宏观方程的封闭;另一方面,宏观方程的计算结果被用来更新Boltzmann模型方程的当地平衡态速度分布函数中的宏观物理量,以此构造求解Boltzmann模型方程的全隐式数值格式.通过跨流域方腔流动、超声速圆柱绕流及双圆柱干扰绕流案例的数值模拟,对方法进行了广泛考核.计算结果与常规气体动理论统一算法、直接模拟蒙特卡罗法符合良好,证明该方法很好地描述了稀薄流动中的非线性本构关系,以及激波、强壁面剪切、流动分离等强非平衡特征.进一步,对于低努森数Kn的流动,方法能显著加速收敛过程,提升计算效率;随着努森数Kn增加,气体对流输运效应减弱,方法的加速收敛效果降低.与此同时,如何减少内迭代耗时,进一步提升效率有待更多研究.     

黑潮及其延伸区海表温度变化特征与大气环流相关性的初步分析

为了研究黑潮海表温度的时间变化特征, 以预测黑潮海表温度变化趋势, 本文利用哈德莱中心1941-2009年海表温度 资料定义了一个黑潮温度指数KI, 来表征吐噶喇海峡以东黑潮及其延伸区的海温变化. 由小波分析得到, KI具有准3、 7年的年际振荡特征和准20年的年代际变化特征, 此外KI还具有明显的季节锁相特征. KI与太平洋年代际振荡(PDO)及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有很好的滞后相关性. 通过美国国家环境预报中心/大气研究中心再分析资料合成分析发现KI为正异常时, 赤道东太平洋海温异常变暖(即厄尔尼诺发生), 哈德莱环流加强, 使得西风动量的输 送增强, 造成阿留申低压加深(PDO为暖相), 进而冷却黑潮延伸区的海表温度并使黑潮延伸区向东延伸, 这一"ENSO-PDO-黑潮海温变化"的过程具有滞后性, 从而使得ENSO指数、PDO指数可以作为黑潮温度变化的前兆因子, 对于预测黑潮海温变化及周边气候均具有一定的意义.     

基于气体动理论的二维Karman涡街数值模拟

基于从稀薄流到连续流的跨流域气体动理论统一算法(gas-kinetic unified algorithm,GKUA),通过数值求解考虑转动自由度激发的Boltzmann-Rykov模型方程,得到了一种跨流域非定常流动数值模拟的方法.该求解方法以Boltzmann模型方程为控制方程,在常温状态下如果考虑转动能激发的情况...     

过渡金属Pd掺杂AsP结构及其吸附甲醛和一氧化碳的性能研究

基于第一性原理方法,研究了单层本征磷砷AsP和过渡金属钯（Pd）掺杂磷砷AsP的结构,并对比研究了本征和掺杂后的AsP吸附甲醛（HCHO）和一氧化碳（CO）气体分子的稳定性、能带结构、态密度以及电荷差分密度。研究结果表明：经Pd掺杂后AsP由半导体转变为导体;本征AsP吸附一氧化碳最稳定的位置为P-As键顶上,吸附甲醛最稳定的位置为P原子顶上;本征吸附时气体分子与基底之间的距离在3 Å左右,气体分子与基底之间未形成化学键。过渡金属Pd原子掺杂AsP后形成两种结构,分别为Pd原子替换超胞结构中的As原子或P原子。两种掺杂结构分别吸附一氧化碳或甲醛气体分子时,除了Pd原子替换AsP中的As原子形成的结构吸附甲醛的吸附能未明显增加外,其余掺杂结构吸附一氧化碳或甲醛的吸附能和电荷转移较本征吸附时均显著增强,吸附CO分子时,C原子与Pd原子之间形成了化学键。特别是,Pd原子替换AsP中的P原子形成的结构对一氧化碳和甲醛气体分子的吸附性能明显强于Pd原子替换AsP中的As原子所形成的结构。     

关于弹性碰撞的一个普遍结论及其应用

按线状刚体有无固定转动轴的两种情形,推导了有关质点与刚体发生弹性碰撞的一个结论;对两个质点、两个刚体、单个质点与刚体的弹性碰撞,归纳一个普遍的结论;利用该结论和其他物理规律,巧妙解答几道物理竞赛题.