高聚物状态方程的研究

在高分子状态方程的研究中,多数理论工作集中在高分子液态体系上,而对高分子固体状态方程的理论研究并不多,在对其压强(p),体积(V)及温度(T)之间关系的描述上,多采用经验或半经验的状态方程。 当一高分子体系处于平衡状态时,其压     

有机液声速的温度系数(c/T)_p和压力系数(c/P)_T

有机液中声速的研究具有重要意义。它不仅是获知有机液宏观热力学性质的一个有效方法,而且是分子物理学中探索有机液体微观信息的重要手段。大量实验表明,有机液中声速随温度增加而减小,随压力增加而增大。然而在众多的液体理论中,都未能很好地解释这一现象。Kittel曾通过液体分子刚性球模型,用Tonks方程研究了有机液体声速的性质;Hartmann也从液体分子间势能角度探讨了有机液声速性质、他们的理论虽然能定性地说明有机液声速温度系数小于零,压力系数大于零,但在数值上,或者与实验相距甚远,或者根本无法定量。本文试图用有机液的Schaffs理论,对有机液声速的温度、压力特性作一探讨。     

重力作用下HeⅡ-HeⅠ的相变特性

对超流体液氦（HeⅡ）向正常流体液氦（HeⅠ）的相变进行了实验研究。在极小热流密度下,HeⅡ-HeⅠ的相界面由实验样品腔底部向顶部传播。用4个高精度温度传感器（HRTs)对相变前后的温度变化过程进行了测量。对重力作用下λ点温度（相变温度）随压力的变化进行了理论和实验研究。结果表明在重力作用下,λ点温度的变化幅度随压力增加而增加,理论与实验吻合较好。     

聚合物混合体系相分离过程的分形凝聚

合金体系和高分子共混体系相分离动力学的研究已取得了很大进展。人们已经发现在相分离过程中,结构函数具有动态标度行为(Dynamical caling)。但是对于结构函数的标度行为反映了一种什么样的物理图象,分相体系微结构的何种特征决定了结构函数的标度行为等问题尚不十分清楚.我们用计算机模拟,激光光散射和图象分析方法、基于     

AOT超临界微乳液的相行为

研究了由食品级表面活性剂AOT、乙醇、水和二氧化碳构成的超临界微乳液相行为, 报道了该体系的临界微乳液浓度(cμc). 研究结果表明: 该超临界流体的浊点压力随表面活性剂AOT浓度的变化出现一个突变点, 该突变随温度降低和水含量增加而变得显著, 这与低温易于形成微乳液滴和高含水量的体系易于吸收更多AOT构成相界面的事实一致..     

不同热源条件下亚临界ORC与跨临界ORC热经济性能的比较

以系统净功、系统效率及系统平均电力生产成本为性能评价指标,首先基于性能寻优原则,对满足夹点温差要求的跨临界ORC(organic Rankine cycle)中膨胀机进口温度和压力进行分析和确定,然后基于固定的烟气出口温度,对不同烟气进口温度下以R601为工质的亚临界有机朗肯循环(亚临界ORC)和以R134a为工质的跨临界有机朗肯循环(跨临界ORC)的热经济性能进行比较研究.结果表明:当跨临界ORC蒸发器夹点温差位于工质进出口之间时,满足夹点温差要求的膨胀机进口压力越小越好;当跨临界ORC蒸发器夹点温差位于工质出口处时,存在最佳膨胀机进口压力.无论对亚临界ORC还是跨临界ORC,随着热源温度的升高,系统净输出功均升高,系统平均电力生产成本均降低;对于亚临界ORC,系统效率随热源温度的升高单调增加,而对于跨临界ORC,系统效率随热源温度的升高先增加后减小(或保持不变).此外,对于系统净功及系统效率,存在一个热源温度区间,使跨临界ORC优于亚临界ORC,并且随着夹点温差的增大,该热源温度区间扩大;对于系统平均电力生产成本,亚临界ORC始终优于跨临界ORC.     

跨接比容平移立方型状态方程及其高阶跨接函数

临界点是气液共存的最高温度和压力状态.在临界点,相界面消失,流体的热力学性质遵循渐近奇异性和标度律.状态方程是描述流体热力学性质的重要工具.经典的状态方程可以准确地描述远离临界点温度、密度区域内的热力学性质,但在临界点失效,不能正确地再现热力学性质所遵循的渐近规律.重整化群理论给出了临界点物理规律的严格描述,但仅适用于极接近临界点的区域.跨接方法以半理论的方式将适用于临界点的重整化群理论和适用于远离临界点温度、密度区域的经典热力学性质模型连接起来.本文基于Kiselev跨接方法,以甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷、二氧化碳为例,建立了跨接比容平移(volume translation, VT)SoaveRedlich-Kwong(SRK)状态方程.跨接函数决定了跨接状态方程从临界奇异性恢复为经典规律的收敛特性.本文比较了采用2～8阶跨接函数的跨接VTSRK状态方程的不同表现,探究了跨接函数的阶数对跨接状态方程热力学性质计算精度的影响,分析了各阶跨接函数在远离临界点时的收敛行为.研究发现,采用3阶跨接函数的跨接VTSRK状态方程综合性能最优.本文提出,跨接状态方程应当根据流体和经典状态方程的特性选取恰当的跨接函数阶数,从而以较少的可调参数同时实现近临界区和远离临界点区域高精度的热力学性质描述.此外,由本文跨接VTSRK状态方程确定的临界指数值与由重整化群理论决定的真实值非常接近;而由经典的SRK状态方程计算的临界指数为由平均场理论决定的经典值,与正确的临界指数值有很大的偏差.     

气体中声速随压强增加而增加的简化计算

大量实验证明,在远高于临界温度的气体中,声速随压强增大而增加.本文用简化刚性球模型(直径σ),定性地解释声速增大的原因. 在不涉及频散和小振幅条件下,分子从振     

异丁醇-空气层流燃烧速率的测定

在定容燃烧弹上, 利用纹影摄影法和球型发展火焰测量了不同燃空当量比, 初始压力和初始温度下异丁醇-空气预混火焰层流燃烧速率. 通过对异丁醇-空气拉伸层流火焰传播速率与拉伸率的关系的分析, 获得了无拉伸火焰层流燃烧速率和马克斯坦长度. 并结合火焰纹影照片分析了火焰传播的稳定性及其影响因素. 结果表明: 随着初始压力的增加, 层流燃烧速率减小; 随着初始温度的增加, 层流燃烧速率增加. 对于给定的初始温度和初始压力, 当量比为1.2处时层流燃烧速率最快. 异丁醇-空气混合气的马克斯坦长度随当量比的增加而减小; 在当量比一定时, 随初始温度和初始压力的增加而减小, 火焰不稳定性随当量比、初始温度和初始压力的增加而增加.     

多孔介质突破特性的尺度效应

流本渗流通过湿饱和多孔层的突破现象,在多孔介质传热传质中具有普遍性。突破压力是反映流体渗流通过多孔介质固有特性的特征压力。用实验方法测定了湿饱和窄筛分散沙的突破压力,得到了突破压力随多孔层厚度变化的关系曲线。实验与分析表明：对于足够厚的颗粒堆积层,突破压力与厚度无关。而当多孔层的厚度减小至某个临界厚度之后,突破压力将随厚度的减小而迅速降低,其变化遵循统一的标度律。     

单轴压力对聚甲基乙烯基硅氧烷/炭黑复合交联体系导电特性的影响

研究了由炭黑(CB)填充聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)构成的复合交联体系在单轴压力作用下的轴向导电行为. 结果表明, 当CB质量分数φ稍高于渗流阈值φc时, 其电阻R首先随压力增加而升高, 呈现电阻正压力系数(PPCR)效应, 而在较高压力下呈现电阻负压力系数(NPCR). 当φ>> φc时, 体系在最初几次压缩循环中表现为NPCR效应, 但压缩循环可以诱发弱PPCR效应的发生. PPCR-NPCR转变是真应力(true stress)控制的过程, 反映了体系内部渗流网络的破坏与重组.     

深部岩石圈温压条件下烃类存在的实验研究

在密闭体系中压力高达3 GPa, 温度高达700℃的条件下进行了褐煤加水的模拟实验, 分析了实验产物中的烷烃生物标志化合物的变化规律, 并讨论了高压高温对有机质演化的影响. 实验结果表明, 高压抑制了液态烃的生成, 使高峰值后移; 相同压力条件下, 温度升高有利于有机质的成熟演化; 压力增加会抑制或延迟油气的生成和有机质成熟. 高碳数烷烃在地幔高压力条件下仍可以存在, 这不仅突破了“生油窗”的传统概念, 而且还加深了在异常高压高温区寻找油带富集区的认识.     

高分子的单链折叠与宏观相变

利用超灵敏微量差示扫描量热仪(US-DSC), 研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM)在稀溶液和亚浓溶液中的折叠与聚集. 随温度的升高, 在稀溶液中, PNIPAM链同时发生链内折叠与链间聚集, 而且链内折叠所占的比重随浓度的降低而变大. 在亚浓溶液中, PNIPAM链在低温下已经塌缩, 当温度升高时, PNIPAM链只发生有限的链间聚集. 在极稀溶液中, PNIPAM链随温度升高而发生单链折叠. 通过浓度和加热速率外推至 0, 得到了PNIPAM单链折叠的焓变, 该焓变高于链间聚集的焓变, 说明高分子单链折叠不同于宏观相变.     

单轴压力对聚甲基乙烯基硅氧烷/炭黑复合交联体系

研究了由炭黑(CB)填充聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)构成的复合交联体系在单轴压力作用下的轴向导电行为. 结果表明, 当CB质量分数j 稍高于渗流阈值j c时, 其电阻R首先随压力增加而升高, 呈现电阻正压力系数(PPCR)效应, 而在较高压力下呈现电阻负压力系数(NPCR). 当j >> j c时, 体系在最初几次压缩循环中表现为NPCR效应, 但压缩循环可以诱发弱PPCR效应的发生. PPCR-NPCR转变是真应力(true stress)控制的过程, 反映了体系内部渗流网络的破坏与重组.     

八面体钼酸镉纳米体系反应动力学及表面热力学性质的粒度效应

采用室温反相微乳液法制备不同粒度的八面体钼酸镉CdMoO4,利用微量热技术获取不同粒径产物与盐酸反应过程的原位热动力信息,结合热动力学理论、过渡态理论和热化学循环法,获得了不同粒径八面体钼酸镉CdMoO4的反应动力学参数及表面热力学函数,并讨论粒度、温度对其化学反应动力学和表面热力学性质的影响规律及其原因.结果表明,速率常数、比表面Gibbs自由能、比表面焓、比表面熵和比表面能随粒径减小而增大,表观活化能、活化Gibbs自由能、活化焓和活化熵则均随粒径减小而减小;且速率常数、活化Gibbs自由能、比表面焓和比表面熵均随温度升高而增大,比表面Gibbs自由能随温度变化则相反.在30~200nm范围存在临界尺寸使钼酸镉材料表面热容性质发生突变,表现为区别于传统储能材料的独特热容性质.     

量子点与分子器件中的近藤效应

近藤效应是低温凝聚态物理研究的重要领域, 指的是低温下稀磁合金电阻随温度降低而反常增加的多体现象. 在量子点系统中, 其表现为低温下电导随温度降低而升高. 本文重点描述了量子点系统中平衡近藤效应、非平衡近藤效应, 以及当单态与三重态发生简并时含有偶数个电子的量子点产生的近藤效应的基本特征和物理原理. 并指出基于有机材料的单原子/单分子晶体管为近藤效应的研究提供了全新的途径.     

分散液滴的尺寸对假二元微乳体系临界行为的影响

采用折射率法研究了具有不同分散液滴尺寸的假二元微乳液(水/二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)/正癸烷)的临界行为. 结果发现, 在近临界区域临界指数值与液滴尺寸无关, 均趋近于0.327, 符合3D-Ising普适类别; 临界温度随分散液滴尺寸的增加线性降低; 指前因子值随分散液滴的尺寸的增加线性增大.     

TiAl基金属间化合物的塑性变形行为

Kawabta等首次发现,Ti_(43)Al_(57)单晶化合物的强度,在某一温度以下表现出随温度上升而提高的反常效应(以下称为R效应)。而Lipisitt和Huang的研究工作指出,多晶TiAl(46—60at％Al)化合物,屈服强度随温度的升高而降低,与Kawabata的单晶实验结果     

等静压对Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-BaTiO3-PbTiO3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-BaTiO3驰豫型铁电陶瓷介电性能的影响。结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低,使频率弥散和弛豫行为进一步增强,在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中,存在着极化团族或纳米微畴,纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质。     

等静压对Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaTiO_3-PbTiO_3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)Ｏ3-BaTiＯ3-PbTiＯ3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响. 结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低, 使频率弥散和弛豫行为进一步增强. 在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中, 存在着极化团族或纳米微畴. 纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质.