关于液体接界电势的计算问题

对于浓差电池，如果不加盐桥，就要考虑液接电势，而目前关于它的计算存在一些问题．根据离子迁移的推动力是电化学势，用电化学势推导出的液接电势公式虽然与现有公式相一致，但更有说服力．至于总电动势E总、E无与液接电势Δφ1的关系，认为应该是E总=E无-Δφ1(Δφ1是有符号量)，这与现有公式(E总=E无-Δφl)不同；同时明确阐明了公式中关于液接电势Δφl的物理意义以及对总电动势的影响．     

物理化学开放性实验设计-盐桥的制备

本文设计了物理化学开放性实验"盐桥的制备",目的是培养学生的动手能力和创新能力。盐桥在电池电动势测定实验中具有显著减小液接电势的作用,该实验具有知识性、应用性和趣味性,不但强化了基础知识和基本操作的训练,而且培养了学生实践创新能力。     

关于"可逆电池电动势"的几点讨论

对物理化学中有关电化学部分的几个常见的、易使初学者感到困惑的教学问题进行了讨论。这些问题包括：可逆电池的成立条件、液接界电势稳定可测的条件、两不同浓度溶液通过盐桥和反串联电池构成的浓差电池的电动势的计算、电池反应确定时电池的电动势是否必然有唯一值、差异充气浓差电池反应不是恒温、恒压过程为什么△rGm=-ZFE仍成立等。     

基于CLSVOF方法的两层液体晃荡数值模拟

采用CLSVOF界面捕获方法对矩形舱两层液体晃荡问题进行了数值研究.首先,开展了数值自由衰减测试,验证线性势流理论得到的系统固有频率的准确性,并根据固有频率的计算值确定了模拟工况.然后,探讨了外部激励频率稍微偏离系统固有频率时,液液界面出现的拍频现象.最后,对比了计算和试验得到的液液界面形状以及高度时间历程,验证CLSVOF方法在模拟两层液体晃荡时的准确性.研究结果表明:数值方法可用于计算两层液体系统的固有频率并研究两层液体的晃荡特性;当液舱外部激励频率稍微偏离系统的固有频率时,液液界面也会像自由表面一样出现拍频现象,拍频波的频率取决于系统的固有频率以及液舱激励频率,频率值为二者差的绝对值.     

真空膜蒸馏用于脱除水中氨的传质性能研究

对真空膜蒸馏脱除水中氨过程总传质系数的计算式进行了理论推导,并以真空膜蒸馏实验考察了料液温度、料液浓度及pH值对总传质系数影响。实验结果表明,随料液温度和pH值的增加,总传质系数明显增大,但pH值升至11后,总传质系数的变化不再明显。在实验所涉及的范围内,料液浓度对总传质系数的影响不大。总传质系数理论计算值与实验测定值吻合较好。     

非线性电容RLC串联电路的1/3亚谐共振

以非线性电容RLC串联电路为研究对象,应用拉格朗日方法建立了非线性振动方程,基于多尺度法得到1/3次亚谐共振的一次近似解,数值计算分析可知电容、电感、电阻和电动势对亚谐共振幅频响应均有影响.结果表明:1/3次亚谐共振区域对电动势值敏感,电动势、电阻或电容大于一定值后,系统将不出现1/3次亚谐共振响应.运用Matlab的Simulink工具,对RLC串联电路系统进行仿真.     

基于高精度Boussinesq方程的三维浅水晃荡数值研究

基于高精度速度势型布西内斯克(Boussinesq)方程对三维液舱内的浅水晃荡现象进行模拟.研究在势流理论框架下进行,总的速度势被分成了两个部分:一部分是在流域内满足拉普拉斯方程且在边界处满足不可穿透条件的特解,而另一部分将由Boussinesq模型求解.数值计算过程中,空间导数离散采用有限差分法,时间步进采用四阶龙格库塔法.首先将三维液舱的长宽比设置为远小于1以模拟二维液舱情况,并与文献的结果对比,验证了数值模型的有效性.三维工况中,各个外部激励频率下,观察到了4种不同的晃荡运动形式,同时在自由面上会观察到相应数量的行进波.此外,讨论了外部激励频率和耦合激励形式对于液舱内晃荡运动形式的影响.     

液桥重开过程的两相格子Boltzmann模型及计算

根据最近提出并发展的相场格子Boltzmann方法,建立了阻塞气道重开过程的不混溶两相流动模型和计算方法。基于自由能理论、引入指示函数对两相流体界面进行描述,指示函数的演化遵循Cahn-Hilliard方程,具有坚实的物理基础;通过压力分布函数对流场信息进行求解,可有效降低密度梯度离散所诱发的数值不稳定性;引入势能形式的界面张力项,与压力形式的相比可有效抑制界面处的假拟速度。应用该模型对液桥重开的两相流动过程进行了数值研究,并着重分析了毛细数对阻塞液桥演化过程的影响,结果表明,阻塞液桥的轴向厚度变化存在临界毛细数现象,当毛细数大于临界值时,阻塞液桥的轴向厚度随时间逐渐减小,最终发生破裂,实现气道的重开;利用该模型重现了无液滴和有液滴形成的两种气道重开现象,对比研究发现,在无液滴形成的气道重开过程中,壁面经历的压力变化更大。研究工作可为深入认识人体肺气道的生理病理机制、微通道内不混溶两相流体的流动规律提供一定的理论依据。     

半导体光伏效应

我们采用电容器法,测量了半导体在脉冲单色光照射下总光生电动势的光谱分布,发现p型硅在光波波长λ>1.08μ后,总光生电动势发生变号。考虑到表面势垒的存在,以及光在半导体两个表面的反射与透射,计算了向光面光生电动势、丹倍电动势以及背光面光生电动势,认为半导体的总光生电动势为这三者的代数和。初步比较了理论计算和实验结果,并利用这结果讨论了Goodman测量少数载流子短小扩散长度方法。     

垂下液膜式水平管蒸发器的换热特性

采用层流和紊流两种模型对一水平管外垂下液膜的强制对流蒸发换热性能进行了数值计算．对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分方程组简化．根据滞止区计算结果确定自由绕流区的初始边界条件,排除了以前类似计算中人为假定计算边界条件的缺陷．紊流计算采用壁面函数法．数值计算结果确认了液膜蒸发量对换热系数的影响可以忽略,液膜内温度分布不能近似为线性分布．计算结果和作者的实验数据及其他研究的实验数据进行了比较,实验值处于层流解和紊流解之间,更靠近紊流解．对水和Ｒ１１两种工质,紊流解和实验值吻合得很好     

固体电解质氧浓差电池测氧过程中氧的传质

氧在钢液中的传质对固体电解质氧浓差电池测定钢液中氧含量的影响,并通过实验验证了钢液中氧传质的存在,通常测氧探头所测为探头与钢液界面之氧浓度,为知钢液本体真实氧浓度,可通过实际测定数值回归而求得。     

在两个参照系中测量同一线圈中的感应电动势数值是否相同?

法拉第定律指出,只要穿过闭合电路的磁通有变化就有感应电动势。根据引起磁通变化的原因,可将感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。而运动是相对于参照系而言的,同一问题对不同的参照系来说可能会得出不同的结论。本文就是从相对论出发,分三种情况讨论同一问题对不同的参照系会得出什么结论,即讨论在两个不同的参照系中测量同一线圈中的感应电动势数值是否相同?     

慢电子与氖原子的弹性散射研究

采用处理慢电子被原子散射的等效势模型,计算了能量在0.1～80 eV范围内电子与氖原子系统的弹性散射总截面、动量转移截面和微分截面,并将其结果与已有的较为准确的理论和实验值进行了对比.还讨论了Hammetling交换势中比例系数取不同数值时对结果的影响.     

下期文章摘要预报

低雷诺数下交错放置的两方柱干扰的数值计算陈素琴 ,顾　明 ,黄自萍　　用数值方法研究了低雷诺数下交错放置的两方柱周围的流场 ,使用了经改进的标志网格方法对相同尺寸的两方柱交错放置的 5种位置的流场进行了数值模拟 .结果表明实验中观察到的在 90°附近流场由偏向上游柱体转变为双稳态偏流在数值计算中得到了再现 ,数值计算所得到的阻力值与风洞实验值吻合得比较好连续梁桥设置阻尼器参数分析殷海军 ,王志强 ,胡世德　　连续梁桥由于应用广泛 ,在历次地震中震害均有发生 ,因而对于其抗震性能的研究倍受重视 .对于提高连续梁桥抗震性能…     

盐酸在特丁醇和水混合溶剂中热力学性质的研究HCl－NaCl－tert－C_4H_9OH－H_2O体系（278．15～318．15K）

在恒定溶液总离子强度Ｉ＝１．００ｍｏｌ·ｋｇ－１，改变特丁醇在混合溶剂中的质量百分数ｘ＝５％、１５％和２０％的条件下，测定了无液接电池（Ａ）和电池（Ｂ）的电动势，确定了混合溶剂中的Ａｇ－ＡｇＣｌ电极的标准电极电势，讨论了ＨＣｌ的迁移性质；计算了ＨＣｌ在该体系中的活度系数γＡ，结果表明，对于所讨论的体系，在溶液中总离子强度保持恒定，ＨＣｌ的活度系数服从Ｈａｒｎｅｄ规则．在溶液组成恒定时，ｌｇγＡ是温度倒数１／Ｔ的线性函数，计算了ＨＣｌ一级，二级和总介质效应     

杨弃“电级电位”

上文从电极[Electrode]和电位[Potential]的定义及之相关的基本概念出发,指出“电极电位”这个概念是电化发展早期,人们从金属/溶液两相界面间正确事实的错误认识中得出观念,这种观念混淆了单相体系中任意点的电位和两相之间电位差的概念。作者从电池电动势的构成、电动势的实际测定、电化热力学和单电极的电化学势的组合等方面,证实“电极电位”是两个电极界面间的两个金属/溶液界面上电位差的差[⊿(⊿φ)]。如作为实测电池的电动势,其中还包含了两种金属之间的接触电位差。当选用标准氢电极为参考点后,电动势可变成电位差(⊿φ)的形式,但和电位φ仍无等同性。鉴于上述原因,“电极电位”显然是错误概念,必须予以抛弃。     

电池电动势的探讨

本文肯定了电荷有序转移的电化学反应和电子无序转移的化学反应之间的基本区别,考虑到在两种不同的金属中的电子状态的不同的客观事实,因此,在处理单电极的电化学反应时,首先从电化学势:μ_i=μ_i+ze_i(即化学势和电功)出发,推导了单电极电势的电化热力学表达式,进而,根据电池电动势是电池中正极和负极的电极电势之差(即E=⊿_正-⊿_负),获得了电池电动势的新的表述公式。新公式不但能概括历史上各学派对电池电动势的论述,而且能以Fermi能级之差的形式直观地反映出接触电位差在电池电动势中的地位。     

一种基于计算流体力学的三维船舶横摇阻尼预报方法

针对三维船体强迫振荡运动,以黏性流理论为基础,通过求解雷诺平均纳维 斯托克斯(Reynolds averaged Navier Stokes,RANS)方程,计及自由面影响情况,对S60船在有航速和无航速时不同幅值的横摇运动进行了数值模拟.分析计算了三维船模的横摇阻尼系数,研究了横摇幅值和航速对横摇阻尼的影响,并与试验值和势流计算值进行了比较.结果表明,数值模拟能够显现出船体流场非线性特征以及黏性的影响,横摇阻尼系数与试验值吻合良好,较势流方法预报更为准确,可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能分析研究.     

一种同时测定多核配离子种类和稳定常数的简便方法

针对现有测定多核配合物稳定常数的方法大多较为复杂的情形,提出了一种利用多核配离子最大分布系数来测定稳定常数的新方法,本法原理和计算简单,无需编程,并可确定溶液中存在的多核配离子种类。 文章使用溶液中金属离子总浓度对数值对自由金属离子浓度负对数和自由配体浓度负对数的一阶偏微分值以及因素轮换法来确定稳定常数测定时的实验条件。 镍离子与三乙醇胺以及镍离子与乙醇胺两种多核配合物体系被用于验证本文公式,计算结果与真值一致。     

水平加热管束间三维汽液两相流特性的研究

针对卧式火管式蒸汽发生器的结构特点,对水平加热管束间的三维汽液两相流特性进行了实验研究。用单探头和三探头单纤光导探针分别测定了加热管束间的空泡份额分布和汽相速度分布。开发了三维汽液两相低雷诺数湍流漂移数学模型和相应的数值计算方法。为计算漂移数学模型中的汽相速度,综合考虑了重力和流体本身的加速作用对汽相漂移速度的影响,故该漂移数学模型可用于分析多维汽液两相流。计算结果与实验测量值符合良好,证明该数学模型是正确可靠的。