大气湍流发生的非线性机制

本文应用浑沌和奇怪吸引子的遍历理论,研究了Burger's-巢纪平方程的截谱模型。在参数平面(Re,Ri)上计算分析了Lyapunov指数、熵、维数和功率谱,发现在一定参数值范围内可能存在大气湍流的间歇性。对系统状态随参数演变的分析表明,白天大气湍流的发生是通过极限环→二维环面→浑沌的Ruelle-Takens的道路;晚间则通过周期倍分岔的道路,而且通用常数基本上就是Feigenbaum常数。     

内波动力学中的浑沌(chaos)和大气湍流的发生

重力内波动力学中会出现浑沌(即确定性的非周期流),它是湍流的驱动因素和耗散因素相匹配的结果。Lorenz方程中,当Prandtl数σ=1时不出现浑沌是由于耗散因素太弱所致。浑沌的概念可以帮助解释大气湍流的发生。白天,不稳定的温度层结是湍流的驱动因素,分子粘性和某种速度切交是耗散因素。晚上,地面长波有效辐射等是湍流的驱动因素。引入速度切变阻尼以后,在真实的大气Prandtl数σ=0.7情况下,仍然可以出现浑沌。而且晚上Richardson数愈小愈易出现浑沌。这些都和基本观测事实相一致。     

AN INVESTIGATION OF THE PROBLEM OF OCCURRENCE OF THE ATMOSPHERIC TURBULENCE

Using the truncated-spectrum model of Burger's-Chao Jiping equation, in which thetemperature advection is involved, we investigated the role of three parameters (Ri number, Renumber, Pr number) in occurrence of turbulence. It is shown that the turbulence may oc-cur only in the case of Ri<0.25 and Rc>2π~2. If Pr is too small (Pr = 0.7 for the atmos-phere), then the turbulence may occur only in the case of introducing interaction betweenbasic field and perturbation field or adding "viscosity" to the model. It is emphasized thatthe temperature advection plays an important role in turbulence occurrence. On the parame-ter plane (Ri, Re), the atmospheric motion states can be divided into the O-region (basicstate), the P-region (periodic state), the T-region (chaotic state), and the T-P region (cha-otic-periodic transition state). In fact, this is appropriate. Finally, the physical reason of turbu-lence occurrence is discussed.     

热补偿恒温控制条件下铂电极BZ反应体系中的电化学时间自组织——从极限环型电化学振荡到环面跳跃型非连续电化学振荡

在实验室的热补偿恒温控制条件下, 理论预测的等温恒电流(电压)电化学振荡实际上将发生变异. 用慢流型上准定态的线性化稳定性分析法全面分析了此类恒温控制条件下铂电极BZ反应系在以温度为慢变参数的慢流型上的准稳定性及绕温度轴慢变轨迹的动力学行为. 发现在温度围绕控制值上下往复波动的每一个周期内, 准定态点将穿梭跨越于振荡区与非振荡区之间, 表现为间隙性的沿温度轴的环面型电化学振荡. 计算机模拟结果证实了上述理论分析.     

惰性电子对效应的热力学探讨

一、前言大量实验表明,ⅢA、ⅣA、ⅤA族元素的族数氧化态的稳定性,在同一族中从上而下减弱,而(族数减2)氧化态的稳定性增加,以致到第六周期时,(族数减2)氧化态的稳定性接近、甚至超过族数氧化态的稳定性。这明显地表现在第六周期元素Tl、Pb、Bi的族数氧化态化合物的强氧化性上。N.V.Sidgwick把这     

ESR研究CO,CH_3OH,HCHO和CO+H_2等体系在MgO新鲜表面上的反应

氧化镁经机械粉碎后,形成具有高活性中心的新鲜表面。将一氧化碳、甲醛、甲醇分别吸附在氧化镁新鲜表面上,用ESR分别检测到CO_2~-,(CH_2O~-)(ads),和(CH_2~-)(ads)等负离子自由基的信号。而CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应形成了顺磁性的中间态,当温度升至573K时,该吸附态转变成两种新的吸附态:一种是甲醇形式的吸附态(OCH_2~-)(ads),该吸附态在温度大于643K时发生脱附;另一种是甲醛形式的吸附态(CH_2—O~-),该吸附态在温度大于823K时才脱附。最后,提出了CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应的可能机理。     

固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的合成及性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了Ce0.8Pr0.2O2-δ固溶体, XRD结果表明,经200 ℃焙烧就已经形成立方萤石结构固溶体,晶粒尺寸为8.1 nm, 随焙烧温度的升高,晶粒尺寸增大. X射线光电子能谱(XPS)结果表明,样品中存在氧离子缺位,铈离子主要为Ce4 离子,镨离子以混合价态Pr3 和Pr4 存在. 固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的拉曼谱(Raman)观察到4个峰,458和1140 cm-1峰为特征F2g振动谱带,较宽的570和187 cm-1峰对应氧离子缺位及引起的不对称振动. 交流阻抗谱表明固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ在600 ℃时的电导率为1.44×10-3 S·cm-1, 活化能为Ea=0.67 eV (650～800 ℃), Ea=0.91 eV (400～600 ℃).     

退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管/线复合阵列. 利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)研究了退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响. 结果表明, TiO2纳米管/线复合阵列在晶化前后的导带边缘均出现了束缚激子态, 晶化前由于自建场较弱, 束缚激子态能在正负电场作用下发生不对称偏转; 晶化后, 晶体结构从非晶态变为晶态, 自建场增强, 束缚激子态对正电场敏感并表现出明显的光伏响应, 而在负电场作用下束缚激子态没有任何光伏响应.     

低温燃料化学特性对湍流预混火焰传播的影响

大分子碳氢燃料的低温化学反应及两阶段点火特性会显著影响火焰的分区及燃烧情况。本文采用数值模拟的方法探究了正庚烷/空气预混混合气在RATS燃具上的湍流火焰传播,与试验结果具有一致性。模拟使用的是44种物质,112步的正庚烷简化动力学机理。使用Open FOAM的reacting Foam求解器建立了简化模拟流道及出口的三维模型,模拟了在大气环境下,初始反应温度450–700 K、入口速度6 m·s~(-1)与10 m·s~(-1)、焰前流动滞留时间100 ms及60 ms、当量比φ=0.6的正庚烷/空气混合气湍流火焰燃烧情况。结果发现,标准化湍流燃烧速度与混合气初始温度以及流动滞留时间有关。在低温点火阶段,正庚烷氧化程度受到初始温度与速度的影响,燃料分解并在预热区中产生大量中间物质如CH_2O,继而会影响湍流火焰燃烧速度。随着初始反应温度的升高,湍流燃烧火焰逐渐由化学反应冻结区过渡到低温点火区;温度超过一定数值后,燃料不再发生低温反应,此时燃烧位于高温点火区域。     

LiCl-KCl熔盐体系中镨(Ⅲ)在镍电极上的电化学行为

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(Ⅲ)离子在共晶LiClKCl熔盐中Ni电极上的电化学行为及Pr-Ni合金化机理.结果表明,Pr(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三电子转移的一步反应.与惰性Mo电极上的循环伏安曲线相比,Pr(Ⅲ)离子在活性Ni电极的循环伏安曲线上还出现了4对氧化还原峰,表明Pr(Ⅲ)离子在Ni电极上发生欠电位沉积,是由于生成不同的Pr-Ni金属间化合物.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜-能谱仪等对恒电位电解的产物进行了表征.结果表明,在不同电位下进行恒电位电解时,每个电位上只得到一种Pr-Ni金属间化合物,分别为Pr Ni2,Pr Ni3,Pr2Ni7和Pr Ni5.     

程序升温表面反应法研究工业甲烷化镍催化剂的反应定态吸附态

用程序升温表面反应(TPSR)法研究对比了在工业甲烷化镍催化剂上纯CO吸附,CO+H_2共吸附及CO+H_2在反应过程中的吸附。纯CO吸附态和CO+H_2共吸附态的TPSR谱较相似,都只有高温(350℃以上)和低温(约200℃)两个峰。而反应定态吸附态的TPSR谱有三个峰,发现其中温峰(300℃)与反应活性物种有联系。用D_2同位素研究了定态吸附态的组成,发现TPSR的三个峰的吸附态组成中都含有大量碳物种,少量的CH和CH_2物种;而且不同温度下出现的三个TPSR谱峰都含有大致接近的C,CH和CH_2物种,反映了同一物种的反应能力的差别,而不同的物种出现在同一温区内,意味着吸附物种的反应能力主要决定于金属—碳键的性质。     

含希土乙酰基丙酮配合物的均相催化体系催化丙烯齐聚反应的研究 Ⅰ.不同希土催化性能的比较和反应条件的影响

研究了十个希土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy,Ho、Er、Yb)的乙酰基丙酮配合物与三苯基膦、倍半氯乙基铝组成的均相体系对丙烯齐聚反应的催化性能,齐聚反应以二聚为主,二聚选择性一般在90％左右,二聚物的线性率均在32％左右。这三元体系的催化活性受PPh_3或Et_3Al_2Cl_3用量的影响很大,在最佳P/RE或Al_2/RE时,活性出现峰值。还考察了不同反应温度和不同反应时间下齐聚反应的结果。比较不同希土的乙酰基丙酮配合物,催化活性随希土元素的原子序数呈周期性的变化;前后两个周期的活性最高点分别出现在Pr和Dy处,最低点在Sm和Ho处。当反应条件为60℃,1.5h,Pr/RE=30,Dy/RE=25,P/RE=3.7时,Pr和Dy的二聚活性分别为1004和1261mol丙烯/(molRE·h)。     

稀土离子Pr3+和Tm3+多重态间电偶极跃迁约化矩阵元的计算

利用M.F.Reid的f壳层经验程序和P.A.Tanner发表的氯冰晶石Ca2NaLnCl6体系中Pr3+和Tm3+离子的能级参数计算出它们的基组态的中间态波函数14fN?SLJ(共13个),然后将其代入单位张量算符U(?)(?=2,4,6)的约化矩阵元公式中,分别计算出Pr3+和Tm3+离子的各个多重态之间电偶极跃迁的约化矩阵元的值.对该约化矩阵元在分析激发态吸收几率或能量传递几率的应用做了讨论.     

电感耦合等离子体质谱法测定高纯氧化钕中的稀土杂质

基于电感耦合等离子体四极杆质谱仪进行Nd_2O_3中稀土杂质测定,着重研究了碰撞反应池技术(CCT)用于基体Nd氧化物和氢氧化物干扰离子的消除.研究表明,以10% O_2-10% Ar-80% He为碰撞反应气,保持反应气流速为0.1 mL/min,并通过调谐仪器参数,获得~(159)Tb, ~(165)Ho, ~(163)Dy 同位素的~(175)TbO, ~(179)DyO和~(181)HoO出现强氧化物峰,通过对这些氧化物离子进行检测而实现Tb, Dy, Ho的定量分析.在优化的条件下,基体导致的氧化物和氢氧化物质谱干扰可降低25～70倍.研究了CCT模式下不同内标元素用于基体效应的校正.结果表明,Re的校正效果最佳.其余La, Ce, Pr,Sm, Eu, Gd, Er, Tm, Yb和Lu等元素采用常规模式测定,其中Pr的测定采用高分辨以消除基体Nd前沿峰干扰.结合干扰系数校正,所建立的方法适用于99.999% Nd_2O_3的纯度分析,RSD小于5%, 加入回收率令人满意.     

聚苯胺纳米点的氧化还原态与其库仑台阶效应

应用电化学恒电位法结合模板法制备聚苯胺纳米点阵列,导电原子力显微镜研究处于不同氧化还原态的聚苯胺纳米点的I～V特性,发现只有处于部分氧化态(导电态)的聚苯胺纳米点才出现库仑台阶效应,还原和全氧化态聚苯胺纳米点不显示库仑台阶.初步探讨了上述现象.     

Pr(III)离子在LiCl-KCl熔体中Bi膜W电极上的电化学行为（英文）

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(III)离子在Li Cl-KCl-Bi Cl_3熔体中W电极上的电化学行为。循环伏安和方波伏安的研究表明,Pr在预先沉积的Bi膜电极上发生欠电位沉积是由于生成了Pr-Bi金属间化合物,导致Pr(III)在Bi膜电极上的还原电位比在W电极上还原电位更正。从开路计时电位曲线可以观察到两相共存的Pr-Bi金属间化合物的两个平台。利用开路计时电位计算了723-873 K温度范围内Pr在Pr-Bi合金中的活度和偏摩尔Gibbs自由能以及Pr-Bi金属间化合物的生成Gibbs自由能。通过恒电位电解,在液态Bi电极上得到了Pr-Bi合金,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对样品进行了表征,结果表明所得到的Pr-Bi金属间化合物为Pr Bi_2和Pr Bi。     

铼(Ⅶ)在高氯酸介质中极谱行为的研究

Re(Ⅶ)在各种介质中极谱行为的研究已有很多报道.Letcher曾报道了Re(Ⅶ)在4mol·L~(-1)HClO_4中的极谱还原,认为交流一次谐波极谱(AC_1)波仅在4mol·L~(-1)HClO_4时才得到良好峰形,而在2mol·L~(-1)HClO_4时,AC_1峰达到极大,其后不再随[HClO_4]的增加而上升,但未报告在[HClO_4]更高情况下Re(Ⅶ)的极谱还原.我们研究了ReO_4~-在一系列高氯酸浓度中的直流(DC)、交流(AC_1和AC_2)和微分脉冲(DPP)四种极谱波,并研究了这些极谱电流在各种浓度HClO_4介质中的温度效应,DC波对m、τ等的关系,证明了它们具     

我在化学课内怎样进行基本生产技术教育

基本生产技术教育应当以科学原理为依据,只有学生在课内巩固地,透彻地理解这些科学原理,才有可能领悟如何运用这些科学原理去解决现代生产问题。例如,学生了解气体溶解度随着温度升高而减小的原理后,也就容易领悟为什么合成法制盐酸在合成塔内生成的     

温度对激光场中N2、O2分子取向的影响

由刚性转子(rigid rotors)模型出发, 利用伪谱方法求解了含时薛定谔方程, 从理论上研究了双原子N2分子和O2分子在激光场中的取向(alignment)行为, 讨论了分子与飞秒(fs)激光脉冲作用后, 在无外场情况下出现的周期性取向现象. 计算结果表明, 随着温度的升高, 分子的最大取向程度不断地减小； 在低温时, 随温度减小较快, 当温度升高时, 最大取向程度随温度的变化比较缓慢. 并通过计算角动量分布探讨了产生这种变化的原因.     

Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的显微组织与力学性能

通过熔炼铸造及热挤压方法制备了Mg-13Gd-2Nd-2Cu(质量分数)镁合金。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、维氏硬度、拉伸性能测试等方法,研究了Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的铸态显微组织特征及退火温度对挤压态合金的组织与力学性能影响。结果表明:退火热处理促进了晶界处Mg5(GdNdCu)_1相充分溶入α-Mg基体中。提高退火温度使基体晶粒发生再结晶长大,改变了Mg5(GdNdCu)_1相的形态和分布。当退火温度超过500℃时,晶粒粗化并部分发生过烧现象。提高退火温度,会使挤压态合金的屈服强度有所降低。