热子气-气体和金属中热量传递的载体

热子气可以认为是热传导的主要载体, 是热量传递的载体. 类似于介电体中晶格振动能量量子化定义的声子, 大量的声子组成了声子气. 在气体和金属中则可以根据无规则运动的分子和电子所具有的能量定义热子, 大量无规则运动的热子就组成了热子气. 热子和声子、光子一样都没有静止质量, 但是热子的动质量可以连续变化, 即热子是非量子化的准粒子. 热子气在一定温度梯度驱动下的定向运动就形成了热流. 根据Einstein质能关系可以得到热子的质量为m_h=E/c², 即热能除以光速的平方. 热子气是具有真实质量的可压缩流体, 根据气体动力学原理, 并结合理想气体和金属中电子气的统计规律分别得到了两种体系中热子气的状态方程, 通过流体力学分析方法进一步推导出热子气的动量守恒方程, 它是具有阻尼的波动方程, 也就是普适导热定律. 基于热子气概念得到的普适导热定律可以用于定量研究由于热惯性作用而导致的极端条件下的非Fourier导热现象, 例如在超快速激光加热实验中出现的热波现象. 在通常情况下当热质惯性力作用可以忽略时普适导热定律将退化为Fourier定律. 利用两阶精度的有限差分格式, 计算了超快速飞秒激光加热金属薄膜条件下普适导热定律的热波解, 结果显示热波传递的波动性会随着热子气运动惯性作用的增强而增强.     

秋冬话进补

多事之秋 熬过炎炎夏日,人们终于盼来了凉爽的秋天。然而,经验告诉我们,在这种季节交替的时候,人体总会出现许多不适症状,人们经过炎热的“夏耗”所进入的也是一个“多事之秋”。 随着飒飒的秋风,气温骤然下降,尤其是昼夜温差增大,空气湿度明显降低。特别是今年夏季气温偏高,持续的时间较长,立秋之后温度持高不下,温度下降时又突然在七八摄氏度     

神奇的生物三节律

上世纪初,英国医生费里斯和德国心理学家斯沃博特同时发现了一个奇怪的现象:有一些病人如头痛、精神疲倦等,每隔23天或28天就来治疗一次。于是他们就将23天称为“体力定律”,28天称为“情绪定律”。而在20年后,特里舍尔发现学生的智力是以33天为周期进行变化的,于是他就将其称为“智力定律”。后来,人们就将“体力定律”、“智力定律”和“情绪定律”总称为生物三节律。     

氢家族的"四兄弟"

在节日里,彩色气球迎风飘舞。放开了,它会冉冉腾空,直至云霄。为什么彩球会上升呢?因为球内灌的气体是所有气体中最轻的一种——氢气,人们称这种彩球为“氢气球”。人们早在16世纪就发现了氢。氢在“元素周期表”中坐在第一位。同坐在这个位子上的有氢的“三兄弟”:     

物理学往何处去

当处在科学发生剧烈争论的时代,我们想平心静气地思考一下科学的各种表象、论理、方法和目的,还是值得的。但是科学这个题目,范围广泛,以致只能严格限制在“物理学”这门学科范围之内。首先让我们确定几个词汇的意义。人类一直认为在纷繁复杂、千姿万态的自然现象中,一定能发现隐藏在这些现象中的一般的、基本简单的定律。正是寻找这种自然规律,我们专门把它叫做“探索性研究”。这种研究工     

金属纳米薄膜中稳态非傅里叶导热的实验

作为传热学理论的基本规律,傅里叶定律对于常规条件下的导热都是适用的.针对瞬态条件下的热波现象和非傅里叶导热已有不少理论和实验研究.近年来,热质理论指出在低温、极高热流密度的稳态条件下也会出现非傅里叶导热现象,其物理本质是热质惯性力作用不可忽略的体现.利用液氦制冷系统,在低温环境中对大电流加热条件下金属纳米薄膜中的导热过程进行实验研究,实验中可以产生高于1×1010Wm-2的热流密度.通过对不同金属纳米薄膜样品的重复测量,结果显示金属纳米薄膜平均温度明显高于傅里叶定律的预测值,并且温差随着热流密度的增加、环境温度的减小而逐渐增加,表明非傅里叶导热现象的存在,同热质理论的预测规律一致.     

水的奇迹

众所周知,通过物理作用可以改变水的某些特性。近十年来,在研究过程中,科学家涉及到了有关水的一些特殊性质,例如消除气体的水等。那末,什么是消除气体的水呢? 根据道尔顿定律,当水处于某种温度以及常规大气压条件下时,其气体的含量是恒定的。变冷后的水将重新从大气中收集气体。水是这样呼吸的:在加热时,迅速“呼出”气体;在变冷时,缓慢地“吸入”气体(一般需要几小时,有时需要一昼夜)。     

末次冰期南海表层环流的数值模拟及其验证

边缘海在冰期旋回的环境变迁中,可以产生“放大效应”.如南海北部的冬季表层水温,间冰期可比冰期高6～9℃,远远超出太平洋同纬度区的温差.我们曾经推测:南海这种“放大效应”,应与冰期时表层环流的根本改组有关,但这种推测有待论证.数值模拟就是可以采用的一种方法.     

包裹体放射性的研究及其找矿意义

一、问题的提出1975年,我们在开展铀矿床包裹体的热爆裂法测温研究时,有时感到头晕恶心。当时推测这可能是含铀包裹体样品在高温热爆裂时产生一些放射性气体引起的。为了证实这种设想,我们在7104和701铀矿床进行了包裹体热晕法寻找盲矿体实验,用CГ-11型射气仪做了包裹体爆裂后样品的射气测量。结果发现具有放射性异常的花岗岩比无异常的花岗岩射气仪     

封面说明

正太阳光球层的米粒组织是太阳对流层中等离子体对流运动所产生的一种现象.米粒组织的中心区域是上升的热等离子体,而边缘则是下降的冷等离子体.这导致它们在太阳光球层上呈现颗粒或元胞状,它们表征的是太阳能量从亚光球层到光球层的转换过程.研究太阳黑子周围米粒组织形态特征能帮助我们更好地理解太阳黑子形成过程中这种能量的转     

阿瑟·克拉克

三个定律克拉克在其创作当中,还善于积累有关科学文化方面的经验,并以“定律”的方式加以总结。定律一:如果一个年高德劭的杰出科学家说,某件事情是可能的,那他可能是正确的;但如果他说,某件事情是不可能的,那他也许是非常错误的; 定律二:要发现某件事情是否可能的界限,惟一的途径是跨越这个界限,从不可能跑到可能中去; 定律三:任何非常先进的技术,初看都与魔法无异。     

我国科学家发现新型“颗粒时钟”

将一杯水置于火上,水温会上升;置于冰上,水温会下降,此为平衡态体系的特性.分子的热运动会使体系温度趋于环境温度,分子在体系内均匀分布.若将一定数量的小球任意地放在以小孔相通的分隔容器中,施加振动驱动,小球会像气体分子一样活跃地无规则运动.这种由宏观颗粒组成的气态运动体系,由于颗粒间的非弹性碰撞,每碰撞一次,     

热磁对流氧浓度传感器感应机理的实验

氧浓度分析仪被广泛地用于各行各业中,热磁对流氧浓度传感器具有使用寿命长、测量准确度高等优点.它巧妙地利用热磁对流现象引起传感器壁面温度的变化来感知氧气浓度的变化.但是由于热磁对流现象较为复杂,其感应机理尚不明确,为了进一步提高热磁对流氧浓度传感器的测量精度,有必要对其感应机理深入研究.本文通过实验的方法研究了两块方形磁铁构成的非均匀磁场作用下薄壁圆管中顺磁性气体在其中的传热特性.实验结果表明:圆管壁面温度在磁场的作用下较无磁场时有明显的降低,且随着热流密度的增大,管壁温度降低得越明显,管壁温度与热流密度成线性关系;随着热流密度的增大,热磁对流现象引起的平均速度及对流换热系数均增大;氧气浓度每增加10%,管壁温差降低0.12℃,即氧气浓度越高热磁对流现象越明显;所研究系统对于氧气浓度的分辨率约可达0.08%.     

黑洞热力学第零定律的恰当表述

通常认为,黑洞热力学第零定律是指“稳态黑洞视界面上的表面重力K是一个常数”。它相应于通常热力学中,处于热平衡的系统各点有相同的温度。然而,真正的热力学第零定律应该是指“热平衡具有传递性”。由此可以证明热力学系统存在一个表征热平衡状态的态函数——温度。“处于热平衡的物体,各点有相同的温度”只不过是热力学第零定律的一个推论。     

说说超导体

1911年荷兰科学家昂乃斯把气体氦液化后,得到了极低的温度——零下269℃（4.2K）,昂乃斯立刻用水银做了低温下的通电实验。奇怪,那冻成了固体的水银导线电阻突然消失了,变为零。这个实验震动了物理学界,人们把这种低温下电阻为零的现象叫作“超导现象”,把那些可以产生超导现象的材料称为“超导体”,把产生超导现象的温度叫作“临界温度”,也叫作“转变温度”。     

为什么

蜡烛为什么会被吹灭? 大家可能吹灭过蜡烛,也看到过蜡烛被风突然吹灭的情景吧?可是,就是这样一种似乎司空见惯的现象,深究一下也会发现一些令人不可思议的问题。例如,为什么在空气(包括助燃的氧气)充足的情况下,蜡烛反而会熄灭呢? 根据牛顿的冷却定律,热的物体与周围的温差越大,冷得越快。冬天,热茶水凉得快就是因为这个原因。而且,为了使热茶快点变凉,人们常用嘴吹气,这样就可以把茶水上部的热空气吹走,换成冷空气。根据牛顿的另一个定律,热的物质表面积越大,冷得越快。把茶倒入茶碟里凉得更快,就是因为如此。 这两个定律都适用于蜡烛。就是说,通过吹气可把燃烧着的蜡烛的蒸气冷却到燃点(这个温度以下,蜡烛的蒸气不会燃烧)以下。如果往蜡烛的火焰上吹气,①可把火焰周围的热空气换成冷空气;②可破坏燃烧着     

莫上“蚊怕草”的当

天气热了,叮咬人畜传播疫病的蚊子越来越多。最近,花卉市场上出现了一些能驱赶蚊子的植物,商品名统称“蚊怕草”,其实它们的真实名称主要是一些称为红花除虫菊、白花除虫菊和俗称臭菊的菊科植物。商家介绍这种“新”产品时称“在一间12平方米的房子里,只要摆放一株,蚊子就会销声匿迹,可以不挂蚊帐睡觉……”这种十分普通的小菊花,每盆视其大小,要价50元至100多元不等,实在还有暴利之嫌!从昆虫毒理学我们知道:一般来说,凡有特殊气味的植物大都有驱蚊(包括其他昆虫)作用,这种现象,称为忌避作用。驱蚊植物种类繁多,常见有芸香(又称臭草)、野薄…     

关於“分枝水稻”问题

1953年在上海郊区及福建尤溪县鸭墓乡两处,都发现了水稻“分枝”的现象。这种“分枝”水稻的情形和栽培环境,我们的观察与“科学通报”1954年4月号蔡以欣同志文章上所记载的相同。但是对于这种现象,我有几点与蔡以欣同志不同的看法: 首先,我们平时所称分枝小麦、分枝大麦的“分枝”两字,是指小麦或大麦的穗子而言。小麦与大麦的花序都是穗状花序,每一个穗有很多小穗,每一小穗又由若     

信息论和热力学结合的思考

科学史上力学和热学曾经分家达一个世纪之久,这并不是力学家一点也看不到热现象往往伴随着力现象以俱生,而只不过认为这不在他们的研究范围之内罢了.我觉得在过去百余年中,热力学家不注意信息,似乎是这一现象的历史重复.既然过去把力学和热学结合起来曾经改变了整个力学的面貌,现在如果我们在布里渊研究的基础上再走一步,直接把信息引入热力学,也必将大大开阔人们的眼界,从而促使热力学和信息论在科学史上必然地统一. 布里渊曾说过第二定律原来形式的缺点:第二定律是死亡的宣判,可是在时间上却没有     

宇宙红外背景辐射之谜

天文学家知道宇宙空间中弥漫着无线电波已经20多年了。这种电波来源于大约150亿年前宇宙发生大爆炸时产生的膨胀热气体。用普通的射电望远镜便能够探测到这种“微波背景辐射”,但因为地球周围的大气吸收红外线,要探测宇宙中的红外背景辐射就不那么容易了。美国加州大学伯克利分校的理查德(P.Richards)及其研究小组将红外探测器置于无人驾驶的探空气球内,上升到地球大气的最外层进行宇宙红外背景辐射工作已有多年。虽然他们造出了世界上最好的红外探测器,但即使在最高处飞行的气球,在它上面的稀薄空气仍足