地球内核的运动

地球的内核是固态的铁和镍组成的半径约1280km的高密度球，外面由2210km厚的液态金属外核包围着．再外面是熔岩组成的地幔，厚约2850km．最外层的地壳厚度不到100km．一般认为地球的磁场是由外核与地幔的旋转产生的．     

超高压研究与地球科学

引 言 地球和星体内部具有很高的压力和温度.空间科学的发展获得了木星、金星、火星及月球的大量资料,表明这些行星内部是超高压世界.木星的中心压力为140兆巴。温度为30000K.土星的中心压力和木星相近.地球的中心压力估计为3.89兆巴,温度约为5000K.水星、火星和金星都分异出幔和核.水星和火星还具有金属核.空间探测获得了地球外空场存在有磁层和地冕,这些都是研究地球演化的重要资料. 对地球整体来讲,它应当包括磁层、电离层、大气层、水圈及固体地球——地壳、地幔和地核.组成地球的物质有气态、液态和固态,还有等离子体——第四态以及超…     

外加磁场下铁的形核机理

本文采用直接冷却和两相模拟两种分子动力学方法,研究了外加磁场液态铁凝固过程的影响并将结果与无外加磁场的计算结果进行对比. 外加磁场对凝固过程的影响主要体现在临界温度、能量和径向分布函数. 计算结果表明,铁液的凝固相变过程主要是发生在1500∽1600 K的温度范围;在外加磁场作用下,液态铁的凝固点有明显减小的趋势. 通过对扩散系数和粘度的进一步分析,在外加磁场的存在下,体系的扩散系数增大而粘度减小,研究显示外磁场驱动的铁液原子涨落较强导致凝固点的降低.     

磁场作用下气液两相混合流动的数值研究

本文采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)捕捉气–液态金属两相的交界面,数值研究了有、无外加磁场作用时不同工质对的气–液态金属两相流体在多入口磁流体发电通道中的混合流动过程。结果表明,气–液两相流体在通道中形成了具有周期性变化的两相流型。液态金属密度与气体密度的比值h较大时,分层流中液态金属速度的变化范围较大,但流动较稳定;h较小时,液态金属的界面容易断裂而形成柱状流,使气–液两相流体的接触面积减小,降低了气体对液态金属的携带能力。在磁场的作用下,洛伦兹力抑制了液态金属的流动,削弱了气体对液态金属的携带能力,使三维时空流型的变化周期缩短。     

高温高压下液态Fe-8.6 wt% Si的声速和密度：富Si地核的证明

在前人的研究基础上,我们建立了新的热力学模型来计算高温高压下液态Fe和Fe-8.6 wt%Si(简称Fe-8.6Si)的状态方程(EOS)和纵波声速(V_P).计算结果与静高压和动高压实验测量的EOS和V_P一致.在外地核环境下,液态Fe-8.6 Si的EOS和V_P同时与外地核的地震波数据一致.如果Si是外地核中唯一的轻元素,其含量不超过7.6～8.6 wt%.     

非平衡凝固与固态相变中有关形核和长大的竞争研究

非平衡凝固和固态相变作为同热力学和动力学紧密相关的复杂理论体系,在物理冶金和凝聚态物理研究领域占据重要的地位。上述非平衡过程包含形核、生长和碰撞三个微观过程,其发生和发展均由一些竞争过程伴随、辅助甚至驱动。正确理解这些竞争过程决定了能否准确描述整个非平衡过程;材料制备中,其力学和物理/化学性能的提高也归根于这些竞争的发生与发展。因此,很有必要对非平衡凝固和固态相变中的竞争现象进行研究。本综述第一部分从形核/生长类相变角度对非平衡凝固和固态相变进行了概述,并强调了伴随其发生的竞争现象。第二部分立足于经典形核理论,对有关形核热力学、动力学以及形核方式的竞争现象进行了描述。第三部分对凝固中有关热扩散和溶质扩散以及固态相变中有关界面控制和扩散控制的生长方式竞争进行了描述。第四部分对本综述进行了总结性分析和概括,并对本领域的未来发展方向进行了预测。     

地球磁极的反转

1957年至1958年,人们第一次观测到了太阳普遍磁场的极性变换,当时曾引起轰动.现在,人们普遍地认为:太阳普遍磁场极性反转可能是经常发生的现象,也许每逢活动峰年,太阳普遍地磁都要发生一次极性的变化,但是并不是那么有规律.例如,曾经观测到太阳南北两极的极性同时都是N极,这是一个很奇怪的现象.目前,在天王星上也许正在经历着磁极反转,这使得磁极反转的现象再次引人注目.对岩石磁性的研究表明,在地球上的整个地质年代里,地球的磁极也一直在变化.地球外核的流体中的“发电机”如何会使得地球磁极发生反转呢?这个课题正成为地球物理研究的热…     

磁场对液态铝和固态铁界面微观组织的影响

研究了直流磁场、交流磁场对液态铝和固态铁界面微观组织的影响，采用金相显微镜、电子探针和x射线衍射等方法对其扩散层内生成物进行了分析.结果表明，在直流磁场和交流磁场作用下，固态铁界面内形成的扩散层厚度均比无磁场时小；在交流磁场作用下，液态铝和固态铁的界面变得凹凸不平；在垂直于磁场方向上，直流磁场抑制了铝原子和铁原子之间的扩散，交流磁场则促进了扩散；无磁场时固态铁内扩散层中生成的金属间化合物由FeAl₃和Fe₂Al₅组成，直流磁场条件下只有Fe₂Al_{5生成，交流磁场作用下由Fe2Al5和Fe4Al13组成. 关键词： 磁场 铝 铁 金属间化合物 扩散}     

导电流体中气泡径向振动行为的磁场控制

液态金属中气泡行为是磁流体力学的重要方面。为对磁场条件下导电流体中气泡动力学行为作全面理解,基于磁流体动力学方法建立了磁场条件下导电流体中气泡径向振动的无量纲化动力学方程,数值研究了磁场对导电流体中气泡径向非线性振动稳定性、泡内温度、泡内气压及液体空化阈值的影响。结果显示:磁场增强了气泡非线性振动的稳定性,随着磁场增强且当作用在泡上的电磁力与惯性力数量级可比时,气泡运动为稳定的周期性振动;同时,磁场引起泡内温度、泡内压力及液体空化阈值变化。研究表明,可用磁场调节和控制液态金属中气泡的运动使其满足工程应用需求。      

地磁发动机的能量取自何处

地球磁场的产生源于由熔融状态的铁构成的外层地核 ,它位于距地表 2 0 0 0km以下的深度 .两年前 ,来自德国Karlsruhe的研究人员 ,令液态金属钠高速流过蜿蜒曲折的管道 ,实现了自激产生地球磁场的实验模拟 .导体做切割磁力线的运动 ,可以在其中激起感应电流 ,进而这电流又能产生磁场 .原初的极其微弱的“种子”磁场可以来自太空 ,关键是要有一种正反馈自激机制 ,产生并自“支撑”一个稳定的磁场 .为此 ,除了管道路线的空间布局之外 ,还要求管道中的流动参数———磁雷诺数必须大于某一临界值 .磁雷诺数Rm=UR/ η ,其中U是液态金属的均方根…     

今日国外物理

一 美国科学家提出地核温度高于太阳表面温度的新结论据《世界科技译报》报载,美国伯克利加州大学雷蒙德·琼洛兹研究小组,根据地核是铁水液态物体这一基本观点,对金刚铁砧体内合金铁屑进行高压激光束加热处理,结果发现:处于数百万个大气压下的合金铁屑温度高达约12000℃时才会熔化.然而,太阳表面温度只有10000℃左右.试验表明:蕴藏在地球内部的引发地震、火山喷发、地壳板块运动的能量,远远超出人们的想像;琼洛兹的金刚铁砧体实验为地核温度的科学研究开辟了新的途径,使科学家们获得探索地核奥秘的新数据.     

霍耳效应与磁流体发电

 1879年,霍耳(E.H.Hall)发现,将一导电板放在垂直于板面的磁场中(见图1),当有电流通过时,在导电板的A和A′两侧会产生一个电势差UAA',这种现象称为霍耳效应。实验表明,霍耳电压UAA'与电流强度I和磁感应强度B成正比,而与导电板的厚度d成反比,即UAA'=KIdB式中比例系数K称为霍耳系数。霍耳效应是因外加磁场使漂移运动的电子或别的载流子发生横向偏转而形成的,运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。磁流体发电是利用热离子气体(或液态金属)等导电流体与磁场相互作用,把热能直接转换成为电能的发电方式,它所依据的就是等离子体的霍耳效应。     

液晶及其理论描述

一、引 言1.什么叫液晶? 通常人们熟知的物质存在的状态是:固态(包括晶态和非晶态)、液态、气态、等离子体态等,统称为物质四态.但这样说还不完整,现已发现有数千种之多的有机分子材料从固态到液态并不是经历一个单个的相变,而是要经过一个或多个中间过渡态.普通的晶体加热到一定的温度时,晶体内分子的排列很快由有序状态变成无序状态,并产生了流动性,晶体也就由固态变为液态.从固态转变为液态这种相变现象通常在比较窄的温度范围内发生.但某些有机化合物的相变却不然,它不直接由固态变为液态,而是要经过一个(或几个)介于固态与液态之间的过…     

宇宙中元素的起源

宇宙中绝大部分锂以及所有比锂重的元素都是通过星体内部核过程产生。文章简要介绍这些核合成过程及其发生的天体物理场所以及重元素起源,深地核天体物理实验等相关前沿研究。     

火星上的水——哪里有水,哪里就可能有生命

 对地球上的生命,液态水是起决定性作用的生态学必要条件。当然,生命需要能量和营养,但水以液态形式而存在是限定性和决定性的要素。一旦水冻结成冰这样的固态而不是液态,绿地就不再生机勃勃。因此,只要我们考虑在其他行星上存在生命的可能性时,我们首先就要寻找在过去或现在存在液态水的证据。火星是我们地球轨道外侧的近邻,火星的直径为6790千米,约为地球直径的一半,质量约为地球的1/10。火星自转一周约为24小时37分,比我们地球自转周期长。火星绕太阳运动的周期约为687个地球日,差不多是地球上的两年。火星上也有四季变化,每个季节比地球上的季节长一倍。     

液态金属的初始状态对凝固微结构影响的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属Ａｌ在不同的初始状态下，以相同急冷速率凝固的过程进行模拟跟踪研究，发现：在玻璃转变温度Ｔｇ以上（即过冷液态）时，系统的微结构组态情况基本一致，相差甚微；但在Ｔｇ以下时，不同的初始液态微结构对其固态微结构有明显的影响；且在Ｔｇ处各种固态微结构之间的差别发生突发性的变化。这一结果对于深入理解液－固微结构之间的转变关系，具有一定的重要意义。     

中学阶段关于磁流体发电机的几个问题分析

1 磁流体发电机模型及其原理 磁流体发电,是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去,利用磁场对带电的流体产生的作用,从而发出电来.最简单的开式磁流体发电机由燃烧室、发电通道和磁体组成,如图1所示.工作过程是在化石燃料燃烧后产生的高温气体中,加入易电离的钾盐或钠盐,使部分气体电离后,经喷管加速产生高达3 000℃,速度达到1 000m/s的高温高速导电气体,最后产生电流.     

非晶态合金Cu_xPd_(1-x)形成过程合金效应及微观结构转变特性的模拟研究(英文)

本文根据量子Sutton-Chen多体势,采用分子动力学方法对含有50000个原子大系统液态二元合金Cu_xPd_(1-x)(CuPd的原子半径比为1.14)在快速凝固过程中的微观结构转变特性进行模拟研究.运用Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法和原子成团类型指数法(CTIM)分析了液态和固态的微观结构特性.研究结果发现:在7.73×10~(13)K/S冷却速率下,Cu_xPd_(1-x)合金形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构;系统以1551键型和由1551键型构成的(12 0 12 0)二十面体团族在所有的键型和团簇中占主导地位,并且在液态合金Cu_xPd_(1-x)微观结构转变中起着关键性作用.通过分析键型、团簇和平均原子体积,我们发现液态合金Cu_xPd_(1-x)的玻璃转变温度是573K.同时还发现,原子的平均配位数的变化与1551,1441,1661键型的变化趋势相当接近,这反映出体系对称性结构的变化规律与配位数的变化有关.     

强磁场对Al-Si合金凝固组织中硅分布的影响

为了揭示强磁场对金属凝固组织的影响规律，本文研究了Al-14.98%Si(质量分数)和Al-9.2%Si(质量分数)合金在强磁场作用下凝固组织的变化趋势，分析了强磁场对合金凝固组织中Si分布的影响.研究发现，均恒磁场和梯度磁场分别通过洛伦兹力和磁化力的作用对合金的凝固组织产生影响，强磁场可以显著改变初晶硅在合金中的分布状况.在均恒磁场作用条件下初晶硅在合金中均匀分布；在梯度磁场条件下，由于磁化力和浮力的共同作用，初晶硅在试样的上部或下部聚集.同时，磁化力也改变了共晶体在合金中的组织形态，使试样上部和下部共晶体的层片间距明显不同.理论和实验分析表明，Al-Si合金在强磁场中凝固时，磁场能作用于凝固过程，使共晶体中的Al含量增大，共晶点向左偏移. 关键词： 强磁场 凝固过程 共晶组织 Al-Si合金     

碳纳米流体相变特性实验研究

通过"两步法"制备分散均匀、稳定的单壁碳纳米管/水、多壁碳纳米管/水碳纳米流体,通过差示扫描量热法(DSC)测试分析了碳纳米流体的凝固、熔化相变过程,实验结果表明在凝固相变过程中随着碳纳米管质量分数的增加,碳纳米流体的起始凝固温度及凝固温度逐渐升高,单壁碳纳米流体的凝固温度显著提高,在熔化相变过程中,碳纳米流体的质量分数对于纳米流体的熔点无明显影响,但对于碳纳米流体的潜热影响较大,碳纳米流体的潜热随着质量分数的增加而明显减小。