推导输运系数的一些方法

在普通物理教材中推导输运过程的系数时,都未用已讲过的分子按自由程分布规律来推导,而是用平均速率　、　分子沿z轴方向从一方到另一方的输运、平均在距ds面处碰撞等一系列的简化模型处理。学生感到不易理解,前后内容脱节。在推导中还出现了通过任意指定截面ds的分子的平均自由程是整个容器分子平均自由程的二倍问题。虽然能够证明存在2问题[1],可是在教学中要给学生讲清这个问题还是比较麻烦的。本文采用一些方法进行推导,能够较好地解决这些教学中存在的难点。并且还介绍了如何去掉简化而使讨论的问题更接近于客观实际的研究方法。现以粘…     

谈普通物理《热学》课中一个关于自由程的问题

(一) 在普通物理《热学》课中,对气体内的输运现象作微观解释时,可以先做这样一个简化假设[1]:设分子等分成三队,分别平行于X轴、Y轴、Z轴运动,而且,由于沿各轴正、负方向热运动的机会均等,所以三队中的每一队又等分为沿正、负方向运动的两小队。 如果气体内定向动量或热运动能量的输运是沿Z方向进行的,那么可在z0处垂直于Z轴作一假想截面ds,把气体分成上下两部分。很容易算出在dt时间内、通过ds面、上下两部交换的分子对数为其中,n是分子数密度,v是分子热运动的平均速率。 而为了计算定向动量或热运动能量的输运量,还需要确定所交换的分…     

气体分子平均自由程公式的历史回顾和新的推论

一气体分子平均自由程是热学中的一个重要概念,现行普通物理教材中有关气体的一些物理常数,如声速、粘滞系数、导热系数、扩散系数等,都和分子平均自由程有直接关系.气体分子平均自由程最早是1858年克劳修斯引入的,现在常用的克劳修斯平均自由程公式为式中d为分子的有效直径,n_0为单位体积内的分子数.1859年麦克斯韦导出了气体分子的速度分布公式,考虑了分子的速度分布因素后,将平均自由程公式修改为,l称为麦克斯韦平均自由程.1873年范德瓦耳斯在研究实际气体的状态方程时,为引入体积改正数b,曾提出分子平均自由程应为比麦克斯韦的平均自由…     

气体分子碰撞频率和平均自由程的推导

在讨论气体的输运现象时,必须考虑分子的碰撞,分子的碰撞频率Z和平均自由程λ是分析碰撞问题的两个重要概念.为了计算Z和λ,许多教科书都设想跟踪一个分子,并设其以平均相对速率u运动,这样就可以认为其它分子都静止不动[1].碰撞频率Z为 Z=σun=2nπd2v,(1)式中,σ:分子的碰撞截面面积; n:分子的数密度; d:分子的有效直径; υ:分子的平均速率.同时指出u=2　υ可以用麦克斯韦速度分布律给予证明.在上述假设下进行的推导,虽然比较简单,但u=2υ证明较繁.本文试企用麦克斯韦速率分布律从一个新的角度过气体分子碰撞频率和平均自由程公式进行推…     

从平均自由程及输运过程规律的推导看两个碰壁数精度问题

研究了多种分子群的平均自由程 ,并通过导出输运过程宏观规律的两种方法的一致性 ,圆满地解释了碰壁数 16nv和 14 nv精度问题     

氮化铝陶瓷低温热导率的实验研究

根据轴向稳态热流法原理 ,实验研究了 Al N陶瓷的低温热导率 ,为高温超导制冷机直接冷却提供了必要的实验数据。 Al N的热导率在 30～ 170 K之间 ,随温度的升高而增大 ,在 10 0 K时达到 5 8.36 W/ (m· K)。根据平均自由程理论 ,对影响氮化铝陶瓷热导率的微观因素进行了分析 ,影响本次测试氮化铝样品低温热导率的主要因素为声子与缺陷之间的散射。     

Sr2RuO4超导转变温度附近c方向磁阻行为研究

测量了Sr2RuO4正常态和超导转变温度附近(T=1.5K,4.0K,6K)c方向的磁阻,通过对正常态磁阻分析获得了Sr2RuO4在温度4K和6K下的平均自由程.通过超导涨落分析获得了Sr2RuO4的超导特性参数ξab(0)和ξc(0).     

同心壳层结构中超声速扩散辐射波的几何自由程

在局域热动平衡近似下,研究几何壳层结构所产生的腔体约束对辐射过程的影响.基于同心圆柱和同心圆球的壳夹层光输运模型,给出垂直于光子通路的谱辐射能流径向分布和平均能流公式,通过数值求解得到截面平均的壳层结构平均几何自由程,研究输运通道的径向光学厚度和几何结构对几何自由程的影响.由于球几何对光子的三维束缚,球壳层结构对辐射过程的影响比柱壳层更大,辐射过程必须根据实际几何构型和辐射通道的光学厚度予以几何自由程的修正.为方便使用,根据一定几何构型结合严格数值解给出了几何自由程的拟合公式.     

氘核与聚变中子耦合输运方法及应用

对加速器驱动中子发生器的数值模拟包括离子输运、聚变反应、中子输运等。由于核反应截面远低于带电粒子输运的库仑截面,且核反应平均自由程远大于靶厚度,直接蒙卡抽样难以抽到聚变反应。在MCNPX程序基础上,采用“强迫”聚变方法,即每个入射氘核必发生一次聚变反应,聚变反应处氘核的真实状态(位置、能量和方向)以抽样产生,并以此状态来确定聚变中子的出射状态,实现了氘核与聚变中子的耦合输运模拟计算。研究结果表明,该方法能够给出氘核输运对聚变中子能谱和角分布的影响,中子产额计算结果符合预期。     

S-理想溶液理论及其应用

本文应用分子聚集理论建立一种新的理想溶液模型,称之为S-理想溶液,即所谓严格的理想溶液。此外,还对S-理想溶液的特性及其在汽液平衡计算中的应用作了论述。 一、分子聚集理论与聚集态状态方程 根据我们提出的分子聚集模型,认为分子聚集是流体中存在的一种普遍现象;由于范德华力作用其单(体)分子有形成聚集体分子的趋向,而聚集体分子的运动行为相当于一个分子,故可以认为,实际粒子数减少而表观分子量增加;对1克分子气体来说,设实际粒子数为N(相似文献   

对“高速运动球体的视觉形象”一文的补充

读了贵刊83年第3期马裕民同志的“高速运动球体的视觉形象”一文.很受启发.但此文只讨论观察方向和运动方向垂直的情况.证明的仅是运动球体x方向的长度在观察方向的最大投影为运动球体的直径.似乎还不能据此得出高速运动球体的视觉形象仍然是球体的结论.本文试图就上述问题进一步作一般讨论. 相对S’系静止,半径为R的球体正以高速v相对S系沿x轴正向运动. 在S’系中考虑z’=Rcosθ’处球的任意一个圆截面.其截线方程为 在S系中,该球经历洛氏收缩为一椭球,在t=0时.在z=z’=Rcosθ’处圆截面对应椭圆面,截线方程为 设此椭圆为ABCD,见图2.…     

液体分子分数布朗运动的研究

本文运用分形理论,通过与标准布朗运动的类比,对实际分子运动的轨迹维数进行了理论分析。运用分子动力学模拟方法,模拟了84K恒温液氩系统中分子的运动过程,统计了不同空间观测尺度及时间观测尺度下分子运动轨迹的分维数。从分子平均自由程理论出发,给出了合理的统计尺度判定标准,并与模拟结果进行了比较,吻合较好。     

电极位置和截面尺寸对分子器件输运性质的调控

研究表明分子器件的性能受器件结构搭建精度影响,分子与电极接触构型的微弱变化可能引起电输运特性较大差异.本文运用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法,研究了由金纳米线与benzene-1,4-dithiol（BDT）形成的分子结的电输运性质.通过对不同的Au-BDT接触构型输运性质的研究,发现当两电极处于对位构型时,有较好的电荷输运行为,而且比较符合制备工艺要求;当电极偏离轴线的角度不大于5°,且电极散射截面尺寸不小于4×4时,该分子结体系的电导和透射谱均比较稳定.电极截面尺寸小于4×4或者电极偏离轴线的夹角大于5°时,透射谱在费米能级附近出现不连续现象,导致体系电导降低.较小电极截面尺寸或者电极以较大角度偏离轴线将导致该分子结体系电导降低和透射谱连续性降低,主要是组成电极的金原子轨道与苯基分子轨道耦合缺失造成的.该研究为Au-BDT-Au体系设计和制备过程中电极的位置及电极截面尺寸做了科学的界定.     

空间分辨漫反射的一阶散射参量灵敏度

以输运理论的P3近似为基础,推导了空间分辨漫反射的一阶散射参量灵敏度的解析表示,并进行了数值分析,比较了散射参量对P3近似和漫射近似漫反射的影响.结果表明:在距光源两个输运平均自由程以内,该灵敏度与相应于漫射近似的灵敏度差别较为明显;距离光源约四个输运平均自由程附近,该灵敏度等于零,并且与光源之距与相应于漫射近似情况也...     

276.8“±2”光楔加工

<正> 一、图纸要求(见图1) 对零件要求: N=* △N=0.2 α=2.7″B=▽f′(min)=4000m 技术条件: 1.*允许到一个光圈,此时两边N的符号应相反,数值差不大于0.4个光圈; 2.两块光楔按偏转角之和为285“±1”配对; 3.60°槽铣在零件最厚端,槽对光楔主截面偏差±2~*。本文叙述276.8“±2”的楔角加工及60°定位槽对主截面偏差加工中的保证。二、工艺方案的选择光楔的楔角加工方法一般分为两种,一种     

在《热学》课教学中推导输运系数的又一方法

我在担任《热学》课教学时,为了使学生能准确而深刻地理解输运现象的微观实质,在重点讲授粘滞现象的微观解释时采用了如下方法推导输运系数,在一定程度上加深了学生对输运过程的理解。现介绍如下. 考虑如图(1)所示的气体系统.气体分子有沿y方向的宏观定向速度u(z).假设u(z)仅仅是z的线性函数,且有 　　　大于零的常数 现取任意的z0处平行于xoy平面的小面积ds,考虑ds下面的A部和ds上面的B部在ds面相互作用的粘滞力,这个力实质上是由于A部和B部的分子热运动而在ds面交换定向动量产生的粘滞力.为了求出这个粘滞力,就必须求出某个时间间隔 t→…     

时域有限差分法在超高速通信系统中带隙型光子晶体光纤瞬态三维截面上特性研究

利用时域有限差分法针对满足带耦合腔PCFS条件的Maxwell方程组进行电磁场三维矢量变换,来建立关于入射光在光子晶体光纤传播物理数值模型。通过数值仿真表明:在波导色散作用下,当空气间隙增大,其TE波在直角坐标系中三维矢量数值大小与网格步长递增呈正比变化,且瞬态截面分裂速度减缓且数目递减、体积变大;反之,当空气孔间隙减小,其TM波三维矢量随着传输网格步长递增,瞬态截面分裂呈细丝状且数目递增、体积变小。同时,随着角频率w0增大,磁场x,y方向中心强度随时间网格呈对称式变化且峰值强度逐渐递增;同时在L+Nd=150(N=0,1,2;l0)处存在拐点;在电场z方向,振幅抖动愈加频繁且峰值连续上涨,相位峰值逐渐递减且脉宽呈压缩变化。     

He和D_2分子相互作用转动激发研究

用T .T(K .T .TangandJ .Peter.Toennies)势模型和公认精密度较高的密耦 (Close Coupling)近似方法计算了E =0 .1eV和E =0 .2eV时 ,0 0— 0 0弹性碰撞及 0 0— 0 2、0 0— 0 4、0 0— 0 6非弹性碰撞 ,得出D2 分子转动激发分波截面 ,并得到了原子与分子碰撞弹性分波截面和非弹性激发截面随量子数增加的变化规律。     

电子被等电子分子的散射总截面的研究

讨论等电子分子的分子 (电子数Ne=10 :HF ,H2 O ,NH3,CH4 ;Ne=14:N2 ,CO ,HCN ,C2 H2 ;Ne=18:HCl,CH3F ,H2 S ,SiH4 ,C2 H6)被电子散射的总截面与其键长、键角之间的关系 ,得到了利用键长、键角计算电子被分子散射总截面经验公式 ,并与已有的拟和公式、经验公式的计算结果进行了比较     

氮分子固体中配位环境对其分子振动的影响

研究了孤立氮分子与处于氮分子固体中氮分子之间的振动频率差异.基于α-N_2晶体结构建立了5种不同氮分子数的氮分子固体团簇模型,采用密度泛函理论计算了孤立自由氮分子及各固体模型中氮分子的振动频率,并对它们的频率进行了比较和讨论.比较发现:受集体效应的影响,处于分子固体模型中的所有氮分子的键长较孤立自由氮分子的键长更短,振动频率更高;就固体模型本身而言,分子数越多,平均振动频率越大,而且,内部氮分子的振动频率总是大于表面氮分子的振动频率,整体来说,频率大小关系为v_(内部)v_(表面)v_(孤立).讨论分析认为这种频率差异主要是由于孤立自由氮分子、固体表面和内部分子的配位关系不同引起的;表面分子存在大量配位缺陷,与其相互作用的分子相对较少,氮分子键力较弱,从而频率更低.