气体膨胀做功热能减少实验的改进

初中物理课本第二册第五章第四节改变物体热能的方法一节教材在说明气体对外做功消耗了热能时,设计了气体膨胀做功使气体热能减少的实验.我在教学过程中,觉得这个实验只说明了气体膨胀能够做功,并不能说明做功过程中消耗了水蒸汽的热能.为了使学生能够看到气体膨胀做功,热能减少,笔者在教学时补充了一个气体膨胀做功,温度降低的演示实验,用以说明气体膨胀做功热能减少.在这个实验中,学生能够通过温度计上指针示数变小直接观察到气体热能在减少,取得了较满意的效果.今向大家介绍如下.     

绝热膨胀-放气回热式制冷循环——一种新的闭式气体循环

一、绝热膨胀-放气回热式制冷循环 本文提出并讨论一种新的闭式气体膨胀循环——绝热膨胀-放气回热式制冷循环,或者称为改进型Gifford-McMahon(G-M)循环.G-M循环(见图1)广泛应用于低温制冷和液化装置中.G-M制冷机的膨胀机采用负荷很小的推移活塞,运行频率低,气阀     

气体的体积绝热变化演示实验的改进

通常演示气体绝热膨胀的实验是按图1所示进行的。先用打气筒将空气压进盛有少量乙醚的密封玻璃瓶里,稍等片刻,打开活栓K,使瓶里被压缩的气体迅速膨胀,随之瓶里的剩余气体温度下降,致使乙醚蒸汽凝固成雾,借此显示气体的体积作绝热膨胀时温度下降的现象。用此实验装置时,存在着下面几个缺点:1.现象的发生太快,难以使学生观察到全部过程;2.重复实验时,操作过繁;3.不能演示绝热压缩过程;4.每打开一次活栓,不可避免地要损失一些乙醚。     

煤颗粒热膨胀量与破碎特性的研究

煤颗粒的热膨胀破碎特性直接影响流化床锅炉的运行效率.本文利用热机械分析仪(TMA)测定了不同种类不同密度的型煤和原煤的热膨胀特性,并对部分破碎微观形貌进行了FSEM观察;通过旋转炉内的燃烧试验研究了热膨胀特性和破碎的关系.研究表明,煤颗粒在燃烧过程中其热膨胀破碎主要发生在挥发分析出阶段;内部挥发分的析出会使颗粒内压增大而产生膨胀,进而产生细小裂纹并破碎;挥发分越高,颗粒密度越大,其热膨胀形变率越大,越容易发生破碎现象;主要挥发分析出后热膨胀引起的破碎可以忽略.     

热膨胀动态过程的直接观测及其机制

 本文采用0.1 μs脉冲CO₂激光快速加热厚度为微米量级的铝箔、康铜箔、氮化硼片样品，并使用参考激光束造成单缝衍射。然后，通过光电转换装置，实现长度、光强、电压的转化过程，来观测物体被快速加热时，热膨胀量随时间的变化情况。首次直接观测到了热膨胀的动态过程并摄下了膨胀的弛豫曲线。在此基础上就铝样品考察了弛豫时间与样品长度的关系。最后，对热膨胀动态过程的机制进行了讨论。     

纳米固体Ag在高温下的热膨胀行为

在室温至217℃的温度范围内对纳米固体Ag的热膨胀行为进行了实验研究.结果表明:制备态的纳米Ag(平均粒度25nm)的膨胀在温度低于100℃时主要是真实热(由原子的非简诣热振动引起的)膨胀,高于100℃时,出现与热焓释放过程相关的不可逆膨胀,随温度的升高此不可逆膨胀的贡献逐渐增大.经(以5K·min~(-1)升温至217℃)退大处理后的纳米Ag(平均粒度28nm)在实验温度范围(50关键词：     

使用阿基米德定律计算气体浮力与“气体分子运动论”的结论相矛盾吗?──学习分子物理学的一点体会

根据阿基米德定律,处于气体中的物体所受浮力等于该物体所排开气体的重量.即: 式中,是气体密度,g是重力加速度,V是物体所排开气体的体积. 我们知道,流体产生浮力的原因是由于在流体内部不同深度处的压强不同,从而对放人其中的物体的上下表面施以不同的压力,形成了压力差的缘故.要是某种流体的内部压强处处相等的话,这种流体是不会产生浮力的. 又根据气体分子运动论,气体内部压强为 式中,n为单位体积的分子数,k为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,m为一个分子的质量.据此式,在一定温度下,如果气体的密度均匀,则其内部压强为一定值,处处相等,不会形…     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

桦甸油页岩热解过程中热膨胀特性研究

利用静态热机械分析法(TMA)分别测定三种不同有机质含量的桦甸油页岩平行层理面和垂直层理面室温到600℃温度范围内的热膨胀特性,并对影响热膨胀特性的因素进行分析。结果表明,油页岩中水分和有机质在热解过程中析出是油页岩膨胀的内在动力,有机质含量越高,油页岩的热膨胀度越大;油页岩中发达的孔隙结构会减缓气液释放造成的压力;垂直层理面的热膨胀度比对应的平行层理面的热膨胀度大。桦甸油页岩低温热膨胀主要对应水分析出,平均热膨胀度介于2.44×10~(-6)~24.42×10~(-6)K~(-1);中温热膨胀主要对应热解油气析出,平均热膨胀度介于1.83×10~(-6)~47.81×10~(-6)K~(-1)。     

液体气体热膨胀不同的演示实验

为了让初中学生对液体、气体这两种不同物质在相同条件下热膨胀的大小有直观的比较、深刻的印象,在教学中可做如下演示实验。一、器材装置如图所示。玻璃容器、试管夹、试管以     

怎样解释晶体的热膨胀

正确的回答有关晶体热膨胀性质的问题,与研究晶体中相邻微粒间的相互作用力有关。在学习分子动力学时着重指出:在所有的物体中分子是相互作用着的——其间有引力,也有斥力。这些力是同时作用着的,注意到这一点非常重要。在相反的情形下,物体是不稳定的:组成物体的分子或者飞散到各方或者“粘在一起”。由以上的考虑得出引力和斥力同分子间距离的关系是不同的,在很近的距离,斥力F_1     

CO2跨临界循环中膨胀过程的对比与分析

本文对于CO2超临界流体的等熵膨胀和等焓膨胀过程进行了热力学分析、计算和对比,发现等熵膨胀过程与等焓膨胀相比,增大了有效制冷量,增大的数值略大于所回收的膨胀功.而且对于减小节流损失的回热循环和膨胀机循环进行了分析和对比,对于选用原则给出了具体的判定方法.本文还进行了膨胀机中膨胀过程的热力学分析,分别得出了超临界区和两相区的膨胀功来源,及变化规律.经分析,本文作者认为可以采用"闪蒸破碎模型"简化汽液两相流绝热膨胀基本特性方程.最后,本文对膨胀机实际工作的不可逆因素进行了分析.     

焦耳效应与焦汤效应的关系

关于焦耳效应与焦汤效应的关系,有的教科书中有如下的分析[1] 把焦汤系数aJT写成两项之和:aJT=第一项表示实际气体与焦耳定律偏离引起的贡献,第二项表示实际气体与玻意耳定律偏离引起的贡献.对焦耳定律的偏离使实际气体在节流膨胀后变冷;对玻意耳定律的偏离则既能致冷也能致温. 实际气体对玻意耳定律和焦耳定律的偏离井不独立,因此不宜把(1)式右方第一项看作焦耳效应在焦汤效应中的贡献. 焦耳实验研究气体绝热自由膨胀时的温度效应,焦汤实验研究气体绝热节流膨胀时的温度效应.两种过程的差别是前者气体的内能不变,后者气体的内能有变化.所…     

超冷费米气体的膨胀动力学研究新进展

多体系统的非平衡动力学演化是当前物理学中最具挑战性的问题之一.超冷量子费米原子气体具有较强的可控性,是研究多体非平衡动力学的理想系统,可以用来模拟和理解大爆炸后的早期宇宙、重离子碰撞中产生的夸克-胶子以及核物理等动力学.一般多体系统演化是非常复杂的,往往需要利用对称性来研究.利用Feshbach共振可以制备标度不变的费米原子气体:无相互作用和幺正费米量子气体.当远离平衡态时,可利用普适的指数和函数来刻画,其动力学可以通过对系统的时空演化进行标度变换来识别.本文主要介绍近年来强相互作用超冷费米气体的膨胀动力学研究进展,包括原子气体的各向异性展开、标度动力学和Efimovian膨胀动力学.     

探究液体和空气浮力的实验装置

针对教材中测量液体和空气浮力实验中存在的问题,做了相应的改进.首先,改进了探究液体浮力的实验装置,采用体积较大的物体作为研究对象,利用铁架台固定弹簧秤,并通过连通器注入液体,实现了稳定清晰地观测液体浮力现象.其次,设计了探究气体浮力的实验装置,收集VC泡腾片与水反应产生的气体,并充入气球,由于气球受到浮力导致杠杆变化,进而可以明显观察到气体的浮力现象.     

Mn替代对Dy2AlFe16-xMnx化合物的结构和磁性的影响

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Dy2AlFe16-xMnx化合物的结构和磁性.研究结果表明Dy2AlFe16-xMnx化合物具有六角相的Th2Ni17型结构.对x=1,2的样品采用X射线热膨胀测定法在104-647K的温度范围内测量了其热膨胀性质,发现这些化合物在低温下存在热膨胀反常现象,在居里点附近出现负膨胀性质.对自发磁致伸缩的研究结果表明Dy2AlFe16-xMnx化合物中存在着较强的各向异性的自发磁致伸缩,随着Mn含量的增加,其低温下的自发体磁致伸缩减弱.磁测量结果表明Mn的替代导致Dy2AlFe16-xMnx化合物的居里温度及自发磁化强度急剧下降.     

Laval喷管气体超声速凝结流动实验研究

Laval喷管是超声速旋流分离技术的核心装置,气体在喷管内高速膨胀产生的低温效应可实现混合气体中可凝组分的冷凝分离。为明确喷管内超声速凝结流动规律,建立了超声速凝结流动实验系统,研究了Laval喷管内气体凝结流动过程,并重点对比分析了膨胀角为1.5°/3°/5°时喷管内的凝结流动参数。结果表明:气体在喷管内流动,温度压力不断降低,气体在喷管喉部处发生凝结,液滴数目急剧增长。喷管膨胀角对气体凝结过程影响明显。喷管膨胀角越大,喷管压力温度下降越快,喷管制冷效果越好。与此同时,凝结产生的液滴数目越多,半径越小。     

强流脉冲离子束烧蚀等离子体向背景气体中喷发的数值研究

强流脉冲离子束辐照靶材产生烧蚀等离子体向背景气体中传播与向真空中传播不同，包括喷发等离子体与背景气体的相互作用.本文建立了该过程的二维气体动力学模型，计算了等离子体向压强范围从10^-6大气压到大气压背景气体中传播时的情况.结果表明，背景气体压强不同时，等离子体传播的现象也不相同.向真空中可以自由膨胀，向大气压中膨胀受限；当背景气压在千分之一大气压左右时，等离子体在背景气体中形成“雪犁”状，羽状等离子体出现快速和慢速传播分离现象.     

BCS-BEC渡越过程中超流费米气体Efimovian膨胀的研究

基于耦合流体力学方程组,分别研究了各向同性和各向异性轴对称势阱下Bardeen-CooperSchrieffer–Bose-Einstein condensate(BCS-BEC)渡越过程中超流费米气体的Efimovian膨胀.当费米气体处于幺正极限,体系标度不变,气体膨胀尺寸展现出一系列平台结构,气体的演化由对数周期函数描述;当费米气体处于非幺正极限超流区域,体系标度不变性破缺,气体的演化偏离对数周期变化;另外我们还发现对于各向异性的费米气体,即使处于幺正极限,谐振子势的各向异性也会导致体系标度不变性破缺.     

SPH在水下高速物体空泡发展模拟中的应用（英文）

考察SPH对水下高速运动物体引起的流动的模拟,并观察空泡发展过程.将SPH计算空泡形状与Logvinovich独立膨胀原理给出的空泡形状进行比较.固体壁面条件的实施通过联合使用两种不同的虚粒子方法 (Ghost Particle Method,Dummy Particle Method)实现.