气体粘滞现象的微观机理探讨

以气体分子动理论的观点对气体粘滞现象做了定性的微观阐释,给出了一种比较简单的推导粘滞过程宏观规律的数学表达式以及粘滞系数的方法,进而阐述了粘滞系数的微观实质,并对粘滞系数与气体压强的关系以及粘滞系数与气体温度的关系进行了讨论。此种方法避开了过多的、不必要的假设,对于低年级的大学物理热学教学有一定的参考价值。     

《气体分子运动论》教学探讨

气体分子运动论是关于气体的微观理论。它以宏观物体的分子——原子结构假设和分子的运动假设为基础,运用统计方法,解决与揭示气体宏观规律的本质;确定宏观量与微观量之间的关系。具体说来,就是要揭示宏观量压强、温度、内能的微观本质;解释气体的一些实验定律(阿伏伽德罗定律;波义耳定律;查理定律;盖·吕萨克定律;道尔顿分压定律等);阐明气体分子热运动的三条统计规律(气体分子热运动动能的统计规律——能量按自由度均分原则;气体分子速率的统计分布规律——麦克斯韦分布律;气体分子碰撞频率的统计规律——分子的平均碰撞次数和平均自由程)。     

玻意耳定律的统计证明

玻意耳定律是理想气体在等温过程中的宏观性质反映,其实质是热力学系统的大量分子在准静态等温过程中做无规则热运动的统计结果.文章用气体分子动理论和理想气体分子模型,运用麦克斯韦速度分布律进行了严格的证明,以便帮助学生从微观的角度更深层次地理解玻意耳定律.     

玻意耳定律的统计证明

玻意耳定律是理想气体在等温过程中的宏观性质反映,其实质是热力学系统的大量分子在准静态等温过程中做无规则热运动的统计结果.文章用气体分子动理论和理想气体分子模型,运用麦克斯韦速度分布律进行了严格的证明,以便帮助学生从微观的角度更深层次地理解玻意耳定律.     

偶然性与必然性在气体动理论中的体现

偶然性、必然性属于唯物辩证法的基本范畴,统计方法是一种数学方法.气体动理论是从气体微观结构出发,依据每个粒子所遵循的力学规律,用统计方法研究气体宏观热性质,探讨所反映的偶然性与必然性之间的辩证关系.提出在物理学习中要善于把数学方法运用到实际问题中去,并能抓住哲学本质,并在此基础上树立科学的世界观和正确的人生观.     

道耳顿分压定律在重力场中的统计证明

在热力学中,理想混合气体所组成的宏观热力学系统遵从道耳顿分压定律;若混合气体不是理想气体,由于气体分子要受到重力场作用,当热力学系统达到平衡态时,分子数密度并不均匀,宏观热力学系统不是严格遵从道耳顿分压定律的.如果把整个热力学系统按重力场方向分割成一系列的微观型的热力学系统,这样的微观型系统却是遵从道耳顿分压定律的.运用气体分子动理论和玻耳兹曼速度分布律,对重力场中的微观型热力学系统所遵从的道耳顿分压定律进行了统计证明.     

激光诱导化学气相合成纳米微粉的物理化学模型

针对激光低压化学气相合成纳米微粉材料的过程建立了物理化学统一模型,其中包括气体分子动力学、化学反应热力学和流体动力学三部分.分别介绍了模型的基本假设、基本公式及主要结论.描述了反应物分子的热运动状态,提出了激光强度阈值的预测方法,给出了生成物颗粒的成核速率、生长速率和最终粒径.模型对进一步揭示纳米微粉生成过程的物理化学机制,寻找宏观工艺参量对微观合成过程及所制备纳米微粉性质的影响规律有实际意义.     

关于土的特性及认识理论的思考

讨论了土力学中的以下基本问题:弹性和塑性概念,探讨了不同弹性定义对理论验证的影响;均匀性和结构性,说明孔隙演化及结构层次等非均匀性因素使得土的性质复杂;宏观场和微观场的关系,建议用一种考虑细观能量耗散的方法,用微观场的综合指标反映宏观力学性质;剪胀性和偏斜塑性,从理论和实验两方面分析了两者之间的关系;Drucker和Ilyshin两假设与不可逆热力学的关系,阐述塑性力学可以不依赖于这两个假设;宏细观相结合理论,提出一种退化细观力学方法,其材料函数和常数可由宏观试验反演确定。     

对玻尔兹曼方程式解法的讨论

本文目的是讨论当条件λ《ｌ或ω《θ不满足时玻氏方程式的近似解法（λ──气体分子平均自由程,ｌ——和气体接触的宏观物体的线度,ω——气体宏观量改变的频率,θ——气体分子碰撞频率）。文中提出的方法基于三点假设：（１）单原子马克士威分子气体,不受外力场作用;（２）气体偏离平衡态不远,因而可以将方程式线性化;（３）解联立方程式时采取迭代近似法。对于声的传播问题求出了具体的解答,并求出了气体的内摩擦系数和热传导系数公式。这些公式在ω《θ的情况下和查普曼得到的公式是一样的,由这些公式还可以得到昂色格（Ｏｎｓａｇｅｒ）倒易关系式。     

健康食品功能化理性设计制造的基础研究进展及其发展方向

基于健康食品加工制造过程中淀粉、蛋白质和油脂等重要组分微观结构、宏观特性与加工因素之间所蕴含的学术关系,凝练出涉及组分相态、聚集态、分子链结构等微观结构因素变化与宏观性质关联的4个关键基础科学问题;在对该前沿领域国内外研究进展综合阐述的基础上,指出了未来研究的主攻方向;这些基础科学问题的解决将为实现健康食品功能化理性设计与制造提供重要的理论支撑.     

理想气体的压强与它的微观本质的教学讨论

文章从分子动理论的观点阐明理想气体性质和压强的本质。根据气体动理论的基本观点和理想气体的微观模型可以推导出理想气体的压强公式,从而可以说明理想气体压强的微观本质。压强是大量气体分子对容器器壁连续不断地碰撞结果产生的。     

铝制圆环热变形受形体结构约束的原子仿真与实验研究

文章从微观层面出发,建立铝材料环形纳米原子模型,采用结合修正莫斯势能的分子静力学理论和算法对原子模型的升温热变形过程进行仿真和求解。在此基础上探讨了环形机械形体热变形规律,并进行了宏观热变形实验。从理论和实验对比分析论证了机械零件热变形受形体参数影响是客观存在的。将分子静力学理论引入到对热膨胀机理的研究中,拓展了热变形理论研究思路。     

关于内能概念的教学研究

“内能”是热学的基本物理量之一,也是一个基本的热力学函数。在普通物理热学中应将“内能”作为一个教学重点,不仅在热力学第一定律部分要讲清楚内能概念的引入,定义(宏观和微观两个方面),它与热量、热能的关系,还要善于把“内能”贯穿到热学和分子物理学的教学中去。这是因为,热力学是从能量观点出发来研究宏观物体热性质的,热力学第一和第二定律所揭示的都是能量传递和转化所必须遵从的规律。但是,热力学所研究的宏观物体热性质,还必须用分子物理学的观点和方法加以分析,才能了解其本质。以下从五个方面:内能宏观定义的教学;内能微观定义的教学;热力学第二定律中有关内能的教学;固体的内能;相变时转变热的分析谈谈我们在有关内能概念教学中的点滴体会。内能概念分为宏观和微观两个方面,这种区分正体现了热学理论中按照研究观点和方法的不同分为宏观理论和微观理论两个部分一样。     

气体分子自由程分布规律在推导气体内迁移系数公式中的作用

在推导气体内迁移系数的初级理论中,常采用这样一个简化假设:分子在通过ΔS面之前发生最后一次碰撞时离ΔS面的平均距离为一个平均自由程(?)。学生对此假设常感疑惑不解。在一些教材中由于书的作者对提出该假设的理由不理解而歪曲了迁移现象的微观机理,本文运用分子自由程的分布规律论证了这一假设是合理的。并建议编写教材时用小号字注明提出这个假设的理由,以消除读者的疑惑。     

关于以1/4~(n)为基础推导气体输运过程宏观规律的问题

在普通物理《热学》部分关于气体输运过程的教学中,为了从分子运动论的观点推导出宏观规律,一般教材作了两个简化假设:(1)将气体分子的运动按三个相互垂直的坐标轴分成六个方向的运动,每一个方向上运动的分子数各占总分子数的1/6;(2)气体分子均以平均速率(?)运动,由单位时间内通过单位面积的分子数为1/6n(?),然后再进行推导。下文中,我们将这个方法简称为1/6n(?)法。但是,在讲气体分子速度分布时,我们已导出单位时间内通过单位面积的分子数为1/4n(?)。由于对同一问题得出两种不同的结果,学生在学习中自然会提出:为什么在讲输     

关于2问题的再讨论

在普通物理学《热学》的教学中,我们要对气体内输运过程的微观实质进行研究,并从微观理论出发,定量推证出三种典型输运过程的宏观规律的数学表达式及三个输运系数.     

其它气体对饱和蒸气压影响的微观解释

本文利用分子动力论的观点,对饱和蒸气压随其它气体压强变化的现象给出了微观解释,通过计算,得出了与宏观理论一致的结果.     

现代分离科学理论框架的研究

分离科学是研究物质在分子水平上的空间分布和移动规律的一门科学。如果这一看法是正确的话,那么,分离科学理论就应该有一个能将各种分离技术原理及支持这些原理的共同理论,即分离科学理论框架。既然分离科学是从分子在空间迁移和分布规律的全过程来设计的,该理论必然要涉及到溶质分子在流体中的空间迁移和分布,就必须了解在体系中组分的宏观性质。即1分离过程中的热力学;2溶质的迁移和扩散,因为目前绝大多数组分的分离是在界面(特别是液-固界面)上完成的,这就是3分离过程中发生在界面上的计量置换。然而要从微观上深入了解物质能够被分离的实质便是4平衡分离的分子学基础及5疏水效应。在了解了物质的微观、宏观性质及迁移规律后,如何才能使分离进行得更好,这便是6分离过程中的最优化和选择分离方法时必须对各种分离方法的特点有所了解的,7分离方法的简介和比较。上述七部分内容应当成为现代分离科学的理论骨架。     

论生物膜的热致相变

本文提出了一个描述生物膜热致相变的统计模型.用统计理论证明了:(1)生物膜的热致相变为一级相变;(2)膜脂分子的脂肪酰链越短、不饱和度越高,则相变温度越低.同时详细的讨论了生物膜热致相变的微观机制.并且指出,在生物膜的热致相变过程中,伴随有低频声子激发,进而计算了相变潜热.这样,不仅满意地解释了实验结果,而且阐明了生物膜发生热致相变的原因.     

常温下“不完全浸润的有序单层水”和分子尺度亲水性

传统的亲疏水理论认为,表面的亲疏水性质在宏观和微观是一致的.本文回顾了常温下宏观与微观表现不一致的一种浸润现象:"不完全浸润的有序单层水",即宏观上有水滴的疏水表面上,微观分子尺度上反而存在亲水表面才有的致密单分子厚度的水层,体现疏水表面的液滴和体现亲水表面的致密单分子水层共存于一个表面上,导致分子尺度亲水性现象.近几年来,人们通过数值模拟和实验发现,许多真实材料表面也存在类似现象,显示这种表面浸润现象可能广泛存在.在应用方面,这种有序水可以明显的减小亲水界面上的阻尼,这对过滤膜、植入人体器官和船舶表面减阻应用都有重要意义.