1. 開爾文在海洋科學(xué)與工程領(lǐng)域的貢獻(xiàn)
1ook并不是一個常用的英文單詞或成語,,也沒有明確的定義和含義。這可能是一個拼寫錯誤或簡寫,,或者是一個人造詞或個人用語,。
解釋原因:
該單詞沒有被收錄在任何官方英文詞典中,也沒有被普遍使用,,因此無法確定其確切的含義和用法,。可能是某個特定群體或地區(qū)使用的俚語或習(xí)慣用語,,或者是拼寫錯誤或打字錯誤,。
內(nèi)容延伸:
如果確實想要了解某個單詞的含義或用法,可以嘗試借助各種英語工具和資源,,如在線字典,、翻譯軟件、語料庫等,。此外,,還可以在語言論壇或社交媒體上詢問其他人的看法或解釋。
具體步驟:
1. 在線查詢:可以使用各種在線詞典,、翻譯軟件或搜索引擎來嘗試尋找該單詞的含義和用法,,例如Merriam-Webster、Oxford或Google,。
2. 了解背景:如果該單詞是一種俚語或特定群體的用語,,可以嘗試了解其所屬的文化或社交背景,以便更好地理解其含義和用法,。
3. 提問求助:如果無法找到確切的解釋,,可以向其他人尋求幫助,例如在英語論壇,、社交媒體,、問答網(wǎng)站等發(fā)帖詢問,向英語教師或其他專業(yè)人士咨詢,。
2. 開爾文在海洋科學(xué)與工程領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和貢獻(xiàn)
NO.25 日冕
日冕是太陽大氣的最外層,,厚度達(dá)到幾百萬公里以上。日冕層的溫度比太陽表面的溫度還要高,,太陽表面的溫度大約是5800開爾文,,而日冕的溫度已經(jīng)達(dá)到了灼熱的3千萬開爾文,對此科學(xué)家也沒有合理的解釋,。
NO.24 動物遷徙
幾乎所有的動物都會以群組為單位進(jìn)行大遷徙,,例如鳥類,、哺乳類、魚,、爬行類和昆蟲類,。令科學(xué)家困惑不解的是,為什么這么大規(guī)模的遷徙途中并沒有出現(xiàn)迷路的現(xiàn)象,,這其中的奧秘還有待探究,。
NO.23 陶斯之聲
多年以來,美國新墨西哥州小城市陶斯的部分居民和訪客一直被沙漠空氣中一種微弱的低頻噪聲所困擾,。奇怪的是,,只有大約2%的陶斯居民說自己聽見了這種聲音。有些人認(rèn)為它產(chǎn)生于特殊的聲學(xué)作用,,也有些人懷疑這是集體幻覺或是某種神秘邪惡行為的產(chǎn)物,。不管人們形容這種聲響還是呼呼聲、嗡嗡聲還是咝咝聲,,也不管它究竟是心理作用,、自然產(chǎn)物還是超自然產(chǎn)物,至今還沒人能找到它的來源,。
NO.22 帕勞水母湖
帕勞水母湖位于帕勞群島其中一座巖島埃爾·馬爾克,,湖中數(shù)種水母聚生,在接近中午時會浮到水面上進(jìn)行光合作用,,一閃一閃地泛著金光,,耀眼又壯觀,。 每天都有上百萬只水母在遷徙途中經(jīng)過這里,,但惟獨1998至2000年間沒有一只水母出現(xiàn)在湖里,科學(xué)家對此也并無合理解釋,。
NO.21 大冰盤
據(jù)美國媒體27日報道,,美國退休工程師羅格林前往北達(dá)科他州俾斯麥附近打獵時,在夏延河上發(fā)現(xiàn)一個令人嘆為觀止的奇景:直徑約為17米的大冰盤,。
俾斯麥?zhǔn)袊覛庀缶挚茖W(xué)家葛斯特表示,,大冰盤的形成是因為法哥市附近的低溫和冷氣團(tuán),使河面的水結(jié)成小冰塊,,但因為小冰塊是逐漸形成,,再加上潮水的流向,構(gòu)成旋轉(zhuǎn)的大冰盤,。
NO.20 大腳怪
幾十年當(dāng)中,,美國各地都不時有目擊者聲稱自己看到了人稱“大腳”的巨型多毛人形野獸。盡管目擊者口中的“大腳”數(shù)以千計,、足以構(gòu)成一個繁殖種群,,人們卻連一具尸體也未曾找到,,“大腳”存在的依據(jù)只是證人目擊以及模糊不清的照片和錄像,科學(xué)也不能證明“大腳”和尼斯湖怪獸之類的東西不存在,。也有可能,,這些神秘莫測的生物的確潛藏在人們好奇視線之外的遠(yuǎn)處。
NO.19 土星上的颶風(fēng)
美國航空局的卡西尼太空船日前傳回了一組在土星北極拍攝到的颶風(fēng)圖景,,光是暴風(fēng)眼直徑便達(dá)2000多公里,,是地球上颶風(fēng)的20倍,外圍氣流時速更高達(dá)530公里,??恐列潜睒O強(qiáng)大的水氣支撐,這朵玫瑰颶風(fēng)已經(jīng)存活了許多年,??茖W(xué)家研究,地球與土星上颶風(fēng)的相同之處在于颶風(fēng)中心都不會有云層,,而颶風(fēng)中心外墻由運(yùn)行速度高的云層形成,。而不同之處是土星上的颶風(fēng)不論直徑或運(yùn)行速度都比起地球上的颶風(fēng)大且快很多,但卻不太容易移動,,而是停滯在土星的北極圈生存,。
NO.18 帝王蝶大遷徙
每年秋天,大約有2.5億只帝王蝶飛越北美,,以爭取在第一次霜凍前抵達(dá)墨西哥,。但是,一只帝王蝶根本無法獨立完成從遙遠(yuǎn)的北方飛到墨西哥然后再返回的整個遷徙過程,。通常是數(shù)代帝王蝶在接力完成一只帝王蝶根本無法完成的任務(wù),。這也就意味著中途踏上遷徙旅程的帝王蝶是第一次參加這場活動,然而它們卻并不會迷路,??茖W(xué)家們提出了許多猜想,但并未得到證實,。
NO.17 動物雨
魚,、青蛙和鳥都可以和雨一同降下來。有時降落下來的動物還是活的,,但其它情況下,,它們要么被凍死要么被摔死。從加利福尼亞到英國再到印度,,不斷出現(xiàn)有關(guān)動物雨的報道:一些小動物,,例如魚、青蛙和蛇偶爾會出人意料地從空中落下,,有時候是在離水域數(shù)公里遠(yuǎn)的地方,??茖W(xué)家解釋說,動物雨可能是龍卷風(fēng)造成的,。在湖泊或海洋上方急速旋轉(zhuǎn)的海上龍卷風(fēng)可能會把水以及水里的一切東西帶進(jìn)云層中,。這些暴風(fēng)云中的強(qiáng)風(fēng)則攜帶著卷進(jìn)來的東西長途穿行,然后一股腦兒的將它們傾倒在毫無準(zhǔn)備的人或建筑物之上,。但這也是一種猜想,。
NO.16 那加火球
每年10月的夜晚,成千上萬的觀察者聚集在泰國湄公河岸觀看從河里出來自發(fā)跳出的火球,。這些球為淡紅色,,大小如蛋,它們緩緩從河里升起然后加速上升直至消失,,科學(xué)家們對此也并沒有合理解釋,。
NO.15 寂靜之地
墨西哥的馬皮米盆地國家生態(tài)保護(hù)區(qū)內(nèi),有一塊到今天為止都不曾有人類留下過什么痕跡的陸地——寂靜之地,。在這片神奇的土地上,,縱波形態(tài)的電磁波會憑空消失的無影無蹤,仿佛整個大地都能夠吞噬人類文明的痕跡一般,。也正因為此,,它才有了“寂靜之地”的名字。
NO.14 地震光
地震光是指地震時人們用肉眼觀察到的天空發(fā)光的現(xiàn)象,。其形狀有帶狀光,、閃光、柱狀光,、片狀光等,,顏色也是多種多樣的。低空大氣中出現(xiàn)的片狀光,、弧狀光和帶狀光等多為青白色,,地面上冒出的火球,、火團(tuán)則多為紅色,。科學(xué)家對其產(chǎn)生原因有許多種解釋,,但至今都尚未得到證實,。
NO.13 火山光
火山光和地震光類似,只不過是發(fā)生在火山爆發(fā)前夕,。最新的研究表明火山光是由一種天然帶有電荷的巖石受刺激后發(fā)出火花產(chǎn)生的,。
NO.12 月球大小錯覺
月球錯覺是對出現(xiàn)在低空的月球感覺比在高空時要大的一種光學(xué)錯覺,這種光學(xué)錯覺也會出現(xiàn)在太陽和星座上,。這種現(xiàn)象在古代就已經(jīng)知道,,并且在許多不同的文化中都有紀(jì)錄,。
NO.11 同步螢火蟲
同步螢火蟲居住在大煙山國家公園,是美國唯一一類明滅動作完全一致的螢火蟲物種,。它們每年有幾個星期會呈同步狀態(tài),,原因不得而知。
NO.10 貓的咕嚕聲
貓的咕嚕聲應(yīng)該是動物世界里最神奇的聲響了,,科學(xué)家不僅不確定這種聲音的來源,,也不確定它的作用何在。
NO.9 座頭鯨的歌聲
座頭鯨的大腦相當(dāng)發(fā)達(dá),,比人的大腦要大5倍多,,而且很可能是高智力型的。它不僅會歌唱,,而且所唱的曲調(diào)是動物世界里最復(fù)雜的歌,,是真正的“樂曲”,這如果將它歌唱的錄音加快到數(shù)倍速度播放,,更是宛嗡動人,。它的歌聲業(yè)已被人們錄制成唱片,同古典和現(xiàn)代音樂放在一起供人們欣賞,。
NO.8 宇宙起源
百年來,,科學(xué)家們一直在探尋宇宙是什么時候、如何形成的,。直到今天,,許多科學(xué)家認(rèn)為,宇宙是由大約137億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的,。宇宙內(nèi)的所存物質(zhì)和能量都聚集到了一起,,并濃縮成很小的體積,溫度極高,,密度極大,,瞬間產(chǎn)生巨大壓力,之后發(fā)生了大爆炸,,大爆炸使物質(zhì)四散出去,,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應(yīng)下降,,后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系,、恒星、行星乃至生命,。而大爆炸之前宇宙是什么樣的,,我們并不知道。
NO.7 百慕大三角
在百慕大三角這個地區(qū),,已有數(shù)以百計的船只和飛機(jī)失事,,數(shù)以千計的人在此喪生,。從1880到1976年間,約有158次失蹤事件,,其中大多是發(fā)生在1949年以來的30年間,,曾發(fā)生失蹤97次,至少有2000人在此喪生或失蹤,。這些奇怪神秘的失蹤事件,,主要是在西大西洋的一片叫“馬尾藻海”地區(qū),,這兒有世界著名的墨西哥暖流以每晝夜120-190千米流過,,且多漩渦、臺風(fēng)和龍卷風(fēng),。
NO.6 尼斯湖水怪
5“尼斯湖水怪”是英國歷史上最富盛名的怪獸,,也是地球上最神秘、最吸引人的謎團(tuán)之一,,人們一直對它是否存在爭論不休,。尼斯湖水怪生活在英國蘇格蘭尼斯湖,它的形象是蛇頸龍一般的生物,。尼斯湖水怪每年都能吸引世界各地的很多游客前往參觀,,希望能一睹水怪真面目;同時也吸引著許多科學(xué)家和探險者的目光,數(shù)百年來已經(jīng)有無數(shù)次的搜捕水怪行動,,最后都是以失敗告終,。截止2014年2月,尼斯湖水怪已經(jīng)一年多沒有被看到,,或許已經(jīng)消失了,。
NO.5 仙女圈
科學(xué)家在非洲南部納米比亞的荒漠草原中,發(fā)現(xiàn)一種被稱為“仙女圈”的神秘裸點,。這種圓形怪圈的大小從直徑6.5英尺到40英尺不等,。小圈可存活約24年,而較大圈的“壽命”約有75歲,。這些怪圈在草原中自然形成,、維持原貌,然后在多年后無緣無故地消失,,迄今沒有人知道原因,。
NO.4 帆船石
由臺灣墾丁的社頂公園沿新開辟的道路南下約4公里,在海岸珊瑚礁前緣,,可以見到一座巨石矗立于海中,遠(yuǎn)望似艘即將啟航的帆船,,因而得名,,近看則像美國前總統(tǒng)尼克森的頭部,。
NO.3 鯨魚擱淺
每年大約有2千頭鯨魚會自動擱淺,實行集體自殺行為,??茖W(xué)家和生物學(xué)家對此有許多不同的解釋,但都未得到證實,。
NO.2 球狀閃電
球狀閃電俗稱滾地雷,,就是一個呈圓球形的閃電球,通常只會維持?jǐn)?shù)秒,,火球呈現(xiàn)多種多樣的色彩,。球狀閃電的危害較大,它會隨氣流的起伏在近地的空中自在飄飛,,或逆風(fēng)而行,。它可以穿過開著的門窗進(jìn)入室內(nèi),常見的是穿過煙囪后進(jìn)入建筑物,。它甚至可以在導(dǎo)線上滑動,,有時會懸停,有時會無聲消失,,有時又會碰到障礙物爆炸發(fā)出巨響而消失,。
NO.1 Hessdalen之光飛碟事件
20世紀(jì)40年代及更早之前,挪威的Hessdalen山谷出現(xiàn)了奇特的飛碟之光,,有發(fā)著白光和黃光的不明飛行物一直懸浮在地表之上,。在1981年至1984年之間,這種現(xiàn)象一周就要出現(xiàn)20多次,,現(xiàn)在減少到了每年10至20次,。沒有人直到這種不明飛行物來自何方。
3. 開爾文表述
熱力學(xué)第三定律m是指當(dāng)系統(tǒng)趨近于絕對溫度零度時,,系統(tǒng)等溫可逆過程的熵變化趨近于零,。
第三定律只能應(yīng)用于穩(wěn)定平衡狀態(tài),因此也不能將物質(zhì)看做是理想氣體,。絕對零度不可達(dá)到這個結(jié)論稱做熱力學(xué)第三定律,。
熱力學(xué)第一定律是涉及熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律,反映了不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒,。
熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)基本定律之一,。克勞修斯表述為:熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體,。
開爾文的表述為:不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響,。
4. 開爾文對熱力學(xué)的貢獻(xiàn)
熱力學(xué)溫度單位開爾文是國際單位制的七個基本單位之一。攝氏度也是國際單位制中的單位,攝氏度與開爾文所表示的溫度間隔相等攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的換算關(guān)系是 .
T表示開氏溫度,,t表示攝氏溫度,。計算公式:T=t+273.15
用開氏表示為273.16k,用攝氏表示為0c,,開氏與攝氏的比例是一比一,,只要把攝氏度加上273.13即為開氏溫度。開爾文(k)=273.15+攝適度(t)
老了不死:開爾文Kelvin熱力學(xué)溫度的單位,。簡稱開,,國際代號K,開爾文是國際單位制(SI)中7個基本單位之一,,以絕對零度(0K)為最低溫度,,規(guī)定水的三相點的溫度.
開氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)不同,但每一度的大小是相同的,。前者用“T”表示,,單位是“. 開氏溫標(biāo)的零度相當(dāng)于我們常用的攝氏溫標(biāo)-273.15度,換算關(guān)系是:T=t+273.15 開氏.
5. 開爾文表述闡明了什么
零開爾文屬于熱力學(xué)第三定律
最后是第三定律“無法退出的游戲”,。這里要涉及到絕對零度,,即理論上可能達(dá)到的最低溫度,一般指零開爾文(零下273.15攝氏度或零下459.67華氏度),。第三定律的表述為,,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到絕對零度時,分子將停止一切運(yùn)動,,即沒動能,,熵也能達(dá)到理論上的最低值。但現(xiàn)實世界中,,即使在宇宙的深處,,達(dá)到絕對零度也是不可能的。你只能無限地接近所謂的終點,。
6. 開爾文勛爵對于海洋科技的貢獻(xiàn)
當(dāng)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)后,,產(chǎn)生交流電流的方法就被知曉。早期的發(fā)電機(jī)由英國人麥可·法拉第(Michael Faraday)與法國人波利特·皮克西(Hippolyte Pixii)等人發(fā)明出來,。[1]
1882年,,英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發(fā)電機(jī)。開爾文勛爵與塞巴斯蒂安·費(fèi)蘭蒂(Sebastian Ziani de Ferranti)開發(fā)早期交流發(fā)電機(jī),,頻率介于100赫茲至300赫茲之間,。[1]
1891年,尼古拉·特斯拉取得了高頻交流發(fā)電機(jī)(15000Hz)的專利,。[1]
1891年后,,多相交流發(fā)電機(jī)被用來供應(yīng)電流,,此后的交流發(fā)電機(jī)的交流電流頻率通常設(shè)計在16赫茲至100赫茲間,搭配弧光燈,、白熾燈或電動機(jī)使用,。[1]
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,,當(dāng)導(dǎo)體周圍的磁場發(fā)生變化,,感應(yīng)電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生。通常情況下,,旋轉(zhuǎn)磁體稱為轉(zhuǎn)子,,導(dǎo)體繞在鐵芯上的線圈內(nèi)的固定組,稱為定子,,當(dāng)其跨越磁場時,,便產(chǎn)生電流。產(chǎn)生交流電的基本機(jī)械稱為交流發(fā)電機(jī),。[1]
7. 開爾文在海洋科學(xué)與工程領(lǐng)域的貢獻(xiàn)有哪些
熱電效應(yīng)所屬現(xiàn)代詞,,指的是當(dāng)受熱物體中的電子(洞),因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動時,,所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象,。
基本信息
中文名熱電效應(yīng)外文名thermo electric effect對象受熱物體中的電子
生化反應(yīng)
熱電效應(yīng)
明礬石Alunite六方晶系KAl3(OH)6(SO4)2為含氫氧根的鉀,鈉,,鋁硫酸鹽礦物,,其解理面呈珍珠光澤,其余的面呈玻璃光澤,。硬度3.5~4,,條痕白色,比重2.58~2.75,,有灰,,白,稍黃,,稍紅等顏色,。具強(qiáng)烈的熱電效應(yīng),不溶于水,,幾乎不溶于鹽酸,,硝酸,氫氟酸和氨水等,,但能溶于強(qiáng)堿及硫酸或高氯酸,。明礬石為不規(guī)則礦床及礦脈,大屯山火山群之明礬石成細(xì)粒結(jié)晶而與石英,,蛋白石及粘土礦物共生,,有些成脈狀,,有些交代安山巖中之基質(zhì)及結(jié)晶。金瓜石之明礬石,,在礦床及變質(zhì)圍巖中呈粒狀或鱗片狀產(chǎn)出,。為明礬及硫酸鉀的來源,另可提煉鋁及造紙,,食品加工,,凈水劑,染料等用途,??諝庳?fù)離子技術(shù)。
選用具有明顯的熱電效應(yīng)的稀有礦物石為原料,,加入到墻體材料中,,在與空氣接觸中,可發(fā)生極化,,并向外放電,,起到凈化室內(nèi)空氣的作用。
美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),,鯊魚鼻子里的一種膠體能把海水溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號,,傳送給神經(jīng)細(xì)胞,使鯊魚能夠感知細(xì)微的溫度變化,,從而準(zhǔn)確地找到食物,。科學(xué)家猜測,,其他動物體內(nèi)也可能存在類似的膠體,。這種因溫差而產(chǎn)生電流的性質(zhì)
熱電效應(yīng)
與半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)類似,人工合成這種膠體,,有望在微電子工業(yè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用,。美國舊金山大學(xué)的一位科學(xué)家在1月30日出版的英國《自然》雜志上報告說,他從鯊魚鼻子的皮膚小孔里提取了一種與普通明膠相似的膠體,,發(fā)現(xiàn)它對溫度非常敏感,,0.1攝氏度的溫度變化都會使它產(chǎn)生明顯的電壓變化。
鯊魚鼻子的皮膚小孔布滿了對電流非常敏感的神經(jīng)細(xì)胞,。海水的溫度變化使膠體內(nèi)產(chǎn)生電流,,刺激神經(jīng),使鯊魚感知到溫度差異,??茖W(xué)家認(rèn)為,借助這種膠體,,鯊魚能感知到0.001攝氏度的溫度變化,,這有利于它們在海水中覓食,。哺乳動物靠細(xì)胞表面的離子通道感知溫度:外界溫度變化導(dǎo)致帶電的離子進(jìn)出通道,產(chǎn)生電流,,刺激神經(jīng),,從而使動物感知冷暖。與哺乳動物的這種方式不同,,鯊魚利用膠體,,不需要離子通道也能感知溫度變化。
熱電制冷又稱作溫差電制冷,,或半導(dǎo)體制冷,,它是利用熱電效應(yīng)(即帕米爾效應(yīng))的一種制冷方法,。1834年法國物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲,,在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上,通電后,,發(fā)現(xiàn)一個接頭變熱,,另一個接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時,,兩個接頭處分別發(fā)生了吸放熱現(xiàn)象,。這就是熱電制冷的依據(jù)。
熱電制冷
熱電效應(yīng)
半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電制冷器,。圖1示出N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶制冷元件,。用銅板和銅導(dǎo)線將N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體連接成一個回路,銅板和銅導(dǎo)線只起導(dǎo)電的作用,。此時,,一個接點變熱,一個接點變冷,。如果電流方向反向,,那么結(jié)點處的冷熱作用互易。
熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小,,所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用,。但由于它的靈活性強(qiáng),簡單方便冷熱切換容易,,非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場所,。熱電制冷的理論基礎(chǔ)是固體的熱電效應(yīng),在無外磁場存在時,,它包括五個效應(yīng),,導(dǎo)熱、焦耳熱損失,、西伯克(Seebeck)效應(yīng),、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng),。
一般的冷氣與冰箱運(yùn)用氟氯化物當(dāng)冷媒,造成臭氧層的被破壞,。無冷媒冰箱(冷氣)因而是環(huán)境保護(hù)的重要因素,。利用半導(dǎo)體之熱電效應(yīng),可制造一個無冷媒的冰箱,。這種發(fā)電方法是將熱能直接轉(zhuǎn)變成電能,,其轉(zhuǎn)變效率受熱力學(xué)第二定律即柯諾特效率(Carnotefficiency)的限制。早在1822年西伯即已發(fā)現(xiàn),,因而熱電效應(yīng)又叫西伯效應(yīng)(Seebeckeffect).熱電的現(xiàn)象如圖所示.
它不但與兩結(jié)溫度有關(guān),,且與所用導(dǎo)體的性質(zhì)有關(guān)。這種發(fā)電法的優(yōu)點是沒有轉(zhuǎn)動的機(jī)械部分,,不會有磨損現(xiàn)象,,故可長久使用,但欲達(dá)高效率需要溫度很高的熱源,,有時利用數(shù)層熱電物質(zhì)之層疊(cascade或staging)以達(dá)高效率的效果.
湯姆遜效應(yīng)
熱電效應(yīng)
威廉·湯姆遜1824年生于愛爾蘭,,父親詹姆士是貝爾法斯特皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)教授,后因任教格拉斯哥大學(xué),,在威廉8歲那年全家遷往蘇格蘭的格拉斯哥,。湯姆遜十歲便入讀格拉斯哥大學(xué),約在14歲開始學(xué)習(xí)大學(xué)程度的課程,,15歲時憑一篇題為“地球形狀”的文章獲得大學(xué)的金獎?wù)?。湯姆遜后來到了劍橋大學(xué)學(xué)習(xí),并以全年級第2名的成績畢業(yè),。他畢業(yè)后到了巴黎,,在勒尼奧的指導(dǎo)下進(jìn)行了一年實驗研究。1846年,,湯姆遜再回到格拉斯哥大學(xué)擔(dān)任自然哲學(xué) (即現(xiàn)在的物理學(xué)) 教授,,直到1899年退休為止。
湯姆遜在格拉斯哥大學(xué)創(chuàng)建了第一所現(xiàn)代物理實驗室,;24歲時發(fā)表一部熱力學(xué)專著,,建立溫度的“絕對熱力學(xué)溫標(biāo)”;27歲時發(fā)表《熱力學(xué)理論》一書,,建立熱力學(xué)第二定律,,使其成為物理學(xué)基本定律;與焦耳共同發(fā)現(xiàn)氣體擴(kuò)散時的焦耳-湯姆遜效應(yīng),;歷經(jīng)9年建立歐美之間永久大西洋海底電纜,,由此獲得“開爾文勛爵”的貴族稱號,。
湯姆遜一生研究范圍相當(dāng)廣泛,,他在數(shù)學(xué)物理、熱力學(xué)、電磁學(xué),、彈性力學(xué),、以太理論和地球科學(xué)等方面都有重大的貢獻(xiàn),。撇開這些不談,,回到“湯姆遜效應(yīng)”這個主題上來。在介紹湯姆遜效應(yīng)之前,,還是先介紹一下前人所做的工作,。
1821年,德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn),,在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中,,當(dāng)兩接觸處的溫度不同時,回路中會產(chǎn)生一個電勢,,此所謂“塞貝克效應(yīng)”,。1834年,法國實驗科學(xué)家帕爾帖發(fā)現(xiàn)了它的反效應(yīng):兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路,,當(dāng)回路中存在直流電流時,,兩個接頭之間將產(chǎn)生溫差,此所謂珀爾帖效應(yīng),。1837年,俄國物理學(xué)家愣次又發(fā)現(xiàn),,電流的方向決定了吸收還是產(chǎn)生熱量,,發(fā)熱(制冷)量的多少與電流的大小成正比。
1856年,,湯姆遜利用他所創(chuàng)立的熱力學(xué)原理對塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)進(jìn)行了全面分析,,并將本來互不相干的塞貝克系數(shù)和帕爾帖系數(shù)之間建立了聯(lián)系。湯姆遜認(rèn)為,,在絕對零度時,,帕爾帖系數(shù)與塞貝克系數(shù)之間存在簡單的倍數(shù)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,,他又從理論上預(yù)言了一種新的溫差電效應(yīng),,即當(dāng)電流在溫度不均勻的導(dǎo)體中流過時,導(dǎo)體除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱之外,,還要吸收或放出一定的熱量(稱為湯姆孫熱),。或者反過來,,當(dāng)一根金屬棒的兩端溫度不同時,,金屬棒兩端會形成電勢差。這一現(xiàn)象后叫湯姆孫效應(yīng)(Thomson effect),,成為繼塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)之后的第三個熱電效應(yīng)(thermoelectric effect),。
湯姆遜效應(yīng)是導(dǎo)體兩端有溫差時產(chǎn)生電勢的現(xiàn)象,,帕爾帖效應(yīng)是帶電導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生溫差(其中的一端產(chǎn)生熱量,另一端吸收熱量)的現(xiàn)象,,兩者結(jié)合起來就構(gòu)成了塞貝克效應(yīng),。湯姆遜效應(yīng)的物理學(xué)解釋是:金屬中溫度不均勻時,溫度高處的自由電子比溫度低處的自由電子動能大,。像氣體一樣,,當(dāng)溫度不均勻時會產(chǎn)生熱擴(kuò)散,因此自由電子從溫度高端向溫度低端擴(kuò)散,,在低溫端堆積起來,,從而在導(dǎo)體內(nèi)形成電場,在金屬棒兩端便引成一個電勢差,。這種自由電子的擴(kuò)散作用一直進(jìn)行到電場力對電子的作用與電子的熱擴(kuò)散平衡為止,。
湯姆遜效應(yīng)因為產(chǎn)生的電壓極其微弱,至今尚未發(fā)現(xiàn)實際應(yīng)用,。查找資料時發(fā)現(xiàn),,除了威廉·湯姆遜外,另有一個同名的英國物理學(xué)家約瑟夫·湯姆遜(Joseph John Thomson,,1856-1940),,他證明了陰極射線實際上是電子束。
珀爾帖效應(yīng)
熱電效應(yīng)
兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路,,當(dāng)回路中存在直流電流時,,兩個接頭之間將產(chǎn)生溫差。這就是珀爾帖效應(yīng)(PeltierEffect),。也許大家還記得前面曾經(jīng)介紹過的塞貝克效應(yīng)(也叫熱電效應(yīng),,溫差使兩種金屬的結(jié)合處產(chǎn)生電勢),帕爾帖效應(yīng)可以視為塞貝克效應(yīng)的反效應(yīng),。通常將塞貝克效應(yīng)稱為熱電第一效應(yīng),,帕爾帖效應(yīng)稱作熱電第二效應(yīng),后面即將介紹的湯姆遜效應(yīng)則稱作熱電第三效應(yīng),。
帕爾帖效應(yīng)是法國科學(xué)家珀爾帖于1834年發(fā)現(xiàn)的,,所以,一提到帕爾帖的名字,,人們很容易將他與帕爾帖效應(yīng)聯(lián)系起來,,并誤以為他是一個物理學(xué)家,實際上他至多算個業(yè)余的物理學(xué)家,。
帕爾帖生于法國索姆,,他本來是一個鐘表匠,30歲那年放棄了這個職業(yè),轉(zhuǎn)而投身到實驗與科學(xué)觀測領(lǐng)域之中,。在他撰寫的大量論文中,,絕大部分都是關(guān)于自然現(xiàn)象的觀測,譬如天電,、龍卷風(fēng),、天空藍(lán)度測量與光偏振、球體水溫,、極地沸點等,,也有少量博物學(xué)方面的論文。1837年,,俄國物理學(xué)家愣次(Lenz,,1804~1865)發(fā)現(xiàn),電流的方向決定了吸收還是產(chǎn)生熱量,,發(fā)熱(制冷)量的多少與電流的大小成正比,,比例系數(shù)稱為“帕爾帖系數(shù)”。
Q=л·I=a·Tc·I,,其中л=a·Tc
式中:Q——放熱或吸熱功率
π——比例系數(shù),,稱為珀爾帖系數(shù)
I——工作電流
a——溫差電動勢率
Tc——冷接點溫度
帕爾帖效應(yīng)發(fā)現(xiàn)100多年來并未獲得實際應(yīng)用,因為金屬半導(dǎo)體的珀爾帖效應(yīng)很弱,。直到上世紀(jì)90年代,,原蘇聯(lián)科學(xué)家約飛的研究表明,以碲化鉍為基的化合物是最好的熱電半導(dǎo)體材料,,從而出現(xiàn)了實用的半導(dǎo)體電子致冷元件——熱電致冷器(ThermoElectriccooling,,簡稱TEC)。
熱電致冷器
熱電效應(yīng)
TEC套件(圖示)(TEC+直流電源),,可作為CPU和GPU的散熱器與風(fēng)冷和水冷相比,半導(dǎo)體致冷片具有以下優(yōu)勢:(1)可以把溫度降至室溫以下,;(2)精確溫控(使用閉環(huán)溫控電路,,精度可達(dá)±0.1℃);(3)高可靠性(致冷組件為固體器件,,無運(yùn)動部件,,壽命超過20萬小時,失效率低),;(4)沒有工作噪音,。
TEC基本工作過程:當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體和一塊P型半導(dǎo)體結(jié)成電偶時,只要在這個電偶回路中接入一個直流電源,,電偶上就會流過電流,,發(fā)生能量轉(zhuǎn)移,在一個接點上放熱(或吸熱),,在另一個接點上相反地吸熱(或放熱),。對帕爾帖效應(yīng)的物理解釋是:電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動形成電流,。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級,當(dāng)它從高能級向低能級運(yùn)動時,,便釋放出多余的能量,;相反,從低能級向高能級運(yùn)動時,,從外界吸收能量,。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。
在TEC制冷片中,,半導(dǎo)體通過金屬導(dǎo)流片連接構(gòu)成回路,,當(dāng)電流由N通過P時,電場使N中的電子和P中的空穴反向流動,,他們產(chǎn)生的能量來自晶格的熱能,,于是在導(dǎo)流片上吸熱,而在另一端放熱,,產(chǎn)生溫差,。帕爾帖模塊也稱作熱泵(heatpumps),它既可以用于致熱,,也可以致冷,。半導(dǎo)體致冷片就是一個熱傳遞工具,只要熱端(被冷卻物體)的溫度高于某溫度,,半導(dǎo)體制冷器便開始發(fā)揮作用,,使得冷熱兩端的溫度逐漸均衡,從而起到致冷作用,。
熱電制冷又稱作溫差電制冷,,或半導(dǎo)體制冷,它是利用熱電效應(yīng)(即帕米爾效應(yīng))的一種制冷方法,。
1834年法國物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲,,在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上,通電后,,發(fā)現(xiàn)一個接頭變熱,,另一個接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時,,兩個接頭處分別發(fā)生了吸放熱現(xiàn)象,。這就是熱電制冷的依據(jù)。
半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電制冷器,。型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶制冷元件,。用銅板和銅導(dǎo)線將N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體連接成一個回路,銅板和銅導(dǎo)線只起導(dǎo)電的作用。此時,,一個接點變熱,,一個接點變冷。如果電流方向反向,,那么結(jié)點處的冷熱作用互易,。
熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小,所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用,。但由于它的靈活性強(qiáng),,簡單方便冷熱切換容易,非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場所,。
發(fā)現(xiàn)歷史
熱電效應(yīng)
托馬斯·約翰·塞貝克(也有譯做“西伯克”)1770年生于塔林(當(dāng)時隸屬于東普魯士,,現(xiàn)為愛沙尼亞首都)。塞貝克的父親是一個具有瑞典血統(tǒng)的德國人,,也許正因為如此,,他鼓勵兒子在他曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的柏林大學(xué)和哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。1802年,,塞貝克獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位,。由于他所選擇的方向是實驗醫(yī)學(xué)中的物理學(xué),而且一生中多半時間從事物理學(xué)方面的教育和研究工作,,所以人們通常認(rèn)為他是一個物理學(xué)家,。
畢業(yè)后,塞貝克進(jìn)入耶拿大學(xué),,在那里結(jié)識了歌德,。德國浪漫主義運(yùn)動以及歌德反對牛頓關(guān)與光與色的理論的思想,使塞貝克深受影響,,此后長期與歌德一起從事光色效應(yīng)方面的理論研究,。塞貝克的研究重點是太陽光譜,他在1806年揭示了熱量和化學(xué)對太陽光譜中不同顏色的影響,,1808年首次獲得了氨與氧化汞的化合物,。1812年,正當(dāng)塞貝克從事應(yīng)力玻璃中的光偏振現(xiàn)象時,,他卻不曉得另外兩個科學(xué)家布魯斯特和比奧已經(jīng)搶先在這一領(lǐng)域里有了發(fā)現(xiàn)。
1818年前后,,塞貝克返回柏林大學(xué),,獨立開展研究活動,主要內(nèi)容是電流通過導(dǎo)體時對鋼鐵的磁化,。當(dāng)時,,阿雷格(Arago)和大衛(wèi)(Davy)才發(fā)現(xiàn)電流對鋼鐵的磁化效應(yīng),貝塞克對不同金屬進(jìn)行了大量的實驗,發(fā)現(xiàn)了磁化的熾熱的鐵的不規(guī)則反應(yīng),,也就是現(xiàn)在所說的磁滯現(xiàn)象,。在此期間,塞貝克還曾研究過光致發(fā)光,、太陽光譜不同波段的熱效應(yīng),、化學(xué)效應(yīng)、偏振,,以及電流的磁特性等等,。
1820年代初期,塞貝克通過實驗方法研究了電流與熱的關(guān)系,。1821年,,塞貝克將兩種不同的金屬導(dǎo)線連接在一起,構(gòu)成一個電流回路,。他將兩條導(dǎo)線首尾相連形成一個結(jié)點,,他突然發(fā)現(xiàn),如果把其中的一個結(jié)加熱到很高的溫度而另一個結(jié)保持低溫的話,,電路周圍存在磁場,。他實在不敢相信,熱量施加于兩種金屬構(gòu)成的一個結(jié)時會有電流產(chǎn)生,,這只能用熱磁電流或熱磁現(xiàn)象來解釋他的發(fā)現(xiàn),。在接下來的兩年里時間(18222~1823),塞貝克將他的持續(xù)觀察報告給普魯士科學(xué)學(xué)會,,把這一發(fā)現(xiàn)描述為“溫差導(dǎo)致的金屬磁化”,。
賽貝殼的實驗儀器,加熱其中一端時,,指針轉(zhuǎn)動,,說明導(dǎo)線產(chǎn)生了磁場塞貝克確實已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了熱電效應(yīng),但他卻做出了錯誤的解釋:導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場的原因,,是溫度梯度導(dǎo)致金屬在一定方向上被磁化,,而非形成了電流??茖W(xué)學(xué)會認(rèn)為,,這種現(xiàn)象是因為溫度梯度導(dǎo)致了電流,繼而在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了磁場,。對于這樣的解釋,,塞貝克十分惱火,他反駁說,,科學(xué)家們的眼睛讓奧斯特(電磁學(xué)的先驅(qū))的經(jīng)驗給蒙住了,,所以他們只會用“磁場由電流產(chǎn)生”的理論去解釋,,而想不到還有別的解釋。但是,,塞貝克自己卻難以解釋這樣一個事實:如果將電路切斷,,溫度梯度并未在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場。所以,,多數(shù)人都認(rèn)可熱電效應(yīng)的觀點,,后來也就這樣被確定下來了。
原理
由于不同的金屬材料所具有的自由電子密度不同,,當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體接觸時,,在接觸面上就會發(fā)生電子擴(kuò)散。電子的擴(kuò)散速率與兩導(dǎo)體的電子密度有關(guān)并和接觸區(qū)的溫度成正比,。
設(shè)導(dǎo)體A和B的自由電子密度為NA和NB,,且有NA>NB,電子擴(kuò)散的結(jié)果使導(dǎo)體A失去電子而帶正電,,導(dǎo)體B則因獲得電子而帶負(fù)電,,在接觸面形成電場。這個電場阻礙了電子繼續(xù)擴(kuò)散,,達(dá)到動態(tài)平衡時,,在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位差,即接觸電勢,,其大小可表示為式中eAB(T):為導(dǎo)體A和B的結(jié)點在溫度T時形成的接觸電勢,;
e:為電子電荷,e=1.6x10-19C,;
k:玻爾茲曼常數(shù),,k=1.38x10-23J/K;
NA,,NB:分別為導(dǎo)體A,、B的自由電子密度。
作用
塞貝克效應(yīng)發(fā)現(xiàn)之后,,人們就為它找到了應(yīng)用場所,。利用塞貝克效應(yīng),可制成溫差電偶(thermocouple,,即熱電偶)來測量溫度,。只要選用適當(dāng)?shù)慕饘僮鳠犭娕疾牧希涂奢p易測量到從-180℃到+2000℃的溫度,,如此寬泛的測量范圍,,令酒精或水銀溫度計望塵莫及。現(xiàn)在,,通過采用鉑和鉑合金制作的熱電偶溫度計,,甚至可以測量高達(dá)+2800℃的溫度。
熱電偶的兩種不同金屬線焊接在一起后形成兩個結(jié)點,,環(huán)路電壓VOUT為熱結(jié)點結(jié)電壓與冷結(jié)點(參考結(jié)點)結(jié)電壓之差,。因為VH和VC是由兩個結(jié)的溫度差產(chǎn)生的,也就是說VOUT是溫差的函數(shù),。比例因數(shù)α對應(yīng)于電壓差與溫差之比,,稱為Seebeck系數(shù)。
8. 開爾文的成就
力學(xué)
1,、1638年,,意大利物理學(xué)家伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》中用科學(xué)推理論證重物體和輕物體下落一樣快;并在比薩斜塔做了兩個不同質(zhì)量的小球下落的實驗,,證明了他的觀點是正確的,,推翻了古希臘學(xué)者亞里士多德的觀點(即:質(zhì)量大的小球下落快是錯誤的);
2,、1654年,,德國的馬德堡市做了一個轟動一時的實驗——馬德堡半球?qū)嶒灒?/p>
3、1687年,,英國科學(xué)家牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》著作中提出了三條運(yùn)動定律(即牛頓三大運(yùn)動定律),。
4、17世紀(jì),,伽利略通過構(gòu)思的理想實驗指出:在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦,,將保持這個速度一直運(yùn)動下去;得出結(jié)論:力是改變物體運(yùn)動的原因,,推翻了亞里士多德的觀點:力是維持物體運(yùn)動的原因,。同時代的法國物理學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步指出:如果沒有其它原因,運(yùn)動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運(yùn)動,,既不會停下來,,也不會偏離原來的方向。
5,、英國物理學(xué)家胡克對物理學(xué)的貢獻(xiàn):胡克定律,;
經(jīng)典題目:胡克認(rèn)為只有在一定的條件下,彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比(對)
6,、1638年,,伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》一書中,運(yùn)用觀察-假設(shè)-數(shù)學(xué)推理的方法,,詳細(xì)研究了拋體運(yùn)動,。17世紀(jì),伽利略通過理想實驗法指出:在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦,,將保持這個速度一直運(yùn)動下去,;同時代的法國物理學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步指出:如果沒有其它原因,,運(yùn)動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運(yùn)動,既不會停下來,,也不會偏離原來的方向,。
7、人們根據(jù)日常的觀察和經(jīng)驗,,提出“地心說”,,古希臘科學(xué)家托勒密是代表;而波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了“日心說”,,大膽反駁地心說,。
8、17世紀(jì),,德國天文學(xué)家開普勒提出開普勒三大定律,;
9、牛頓于1687年正式發(fā)表萬有引力定律,;
1798年英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較準(zhǔn)確地測出了引力常量,;
10、1846年,,英國劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯和法國天文學(xué)家勒維烈(勒維耶)應(yīng)用萬有引力定律,,計算并觀測到海王星,1930年,,美國天文學(xué)家湯苞用同樣的計算方法發(fā)現(xiàn)冥王星,。
11、我國宋朝發(fā)明的火箭是現(xiàn)代火箭的鼻祖,,與現(xiàn)代火箭原理相同,;但現(xiàn)代火箭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其所能達(dá)到的最大速度主要取決于噴氣速度和質(zhì)量比(火箭開始飛行的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量比),;俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父,,他首先提出了多級火箭和慣性導(dǎo)航的概念。多級火箭一般都是三級火箭,,我國已成為掌握載人航天技術(shù)的第三個國家,。
12、1957年10月,,蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星,;1961年4月,世界第一艘載人宇宙飛船“東方1號”帶著尤里加加林第一次踏入太空,。
13,、20世紀(jì)初建立的量子力學(xué)和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀粒子和高速運(yùn)動物體。
14,、17世紀(jì),,德國天文學(xué)家開普勒提出開普勒三定律,;牛頓于1687年正式發(fā)表萬有引力定律;1798年英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測出了引力常量(體現(xiàn)放大和轉(zhuǎn)換的思想),;1846年,,科學(xué)家應(yīng)用萬有引力定律,計算并觀測到海王星,。
電磁學(xué)
15、1785年法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉嶒灠l(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律——庫侖定律,。麥克斯韋通過相關(guān)理論算出了靜電力常量k的值,。
16、1752年,,富蘭克林在費(fèi)城通過風(fēng)箏實驗驗證閃電是放電的一種形式,,把天電與地電統(tǒng)一起來,并發(fā)明避雷針,。
17,、1837年,英國物理學(xué)家法拉第最早引入了電場概念,,并提出用電場線表示電場,。
18、1913年,,美國物理學(xué)家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量,,獲得諾貝爾獎。
19,、1826年德國物理學(xué)家歐姆(1787-1854)通過實驗得出歐姆定律,。
20、1911年,,荷蘭科學(xué)家昂尼斯(或昂納斯)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬在溫度降到某一值時,,都會出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象——超導(dǎo)現(xiàn)象。
21,、19世紀(jì),,焦耳和楞次先后各自獨立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律,即焦耳——楞次定律,。
22,、1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),,稱為電流磁效應(yīng),。
23、法國物理學(xué)家安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導(dǎo)線相吸,,反向電流的平行導(dǎo)線則相斥,,同時提出了安培分子電流假說,;并總結(jié)出安培定則(右手螺旋定則)判斷電流與磁場的相互關(guān)系和左手定則判斷通電導(dǎo)線在磁場中受到磁場力的方向。
24,、荷蘭物理學(xué)家洛侖茲提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力(洛侖茲力)的觀點,。
25、英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,,并指出:陰極射線是高速運(yùn)動的電子流,。
26、湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計的質(zhì)譜儀可用來測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素,。
27,、1932年,美國物理學(xué)家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器能在實驗室中產(chǎn)生大量的高能粒子,。(最大動能僅取決于磁場和D形盒直徑,。帶電粒子圓周運(yùn)動周期與高頻電源的周期相同;但當(dāng)粒子動能很大,,速率接近光速時,,根據(jù)狹義相對論,粒子質(zhì)量隨速率顯著增大,,粒子在磁場中的回旋周期發(fā)生變化,,進(jìn)一步提高粒子的速率很困難。
28,、1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律——電磁感應(yīng)定律,。
29、1834年,,俄國物理學(xué)家楞次發(fā)表確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律,。
30、1835年,,美國科學(xué)家亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象(因電流變化而在電路本身引起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象),,日光燈的工作原理即為其應(yīng)用之一,雙繞線法制精密電阻為消除其影響應(yīng)用之一,。
熱學(xué) 光學(xué) 相對論
17世紀(jì),,荷蘭物理學(xué)家惠更斯確定了單擺周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺,。
1621年,,荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規(guī)律一-折射定律。
1690年,,荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了機(jī)械波的波動現(xiàn)象規(guī)律- -惠更斯原理,。
1801年,英國物理學(xué)家托馬斯.楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。
奧地利物理學(xué)家多普勒(1803~ -1853)首先發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對
運(yùn)動,,使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象—多普勒效應(yīng)(相互接近,,f增大。相互
遠(yuǎn)離,,f減少),。
1849 年法國物理學(xué)家斐索首先在地面上測出了光速,以后又有許多科學(xué)家采用了更精密的方法測定光速,,如美國物理學(xué)家邁克爾遜的旋轉(zhuǎn)棱鏡法,。(注意其測量方法)
1887年,德國物理學(xué)家赫茲用實驗證實了電磁波的存在,,并測定了電磁波的傳播速度等于光速,。
1894 年,意大利馬可尼和俄國波波夫分別發(fā)明了無線電報,,揭開無線電通信的新篇章。
1864 年,,英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表《電磁場的動力學(xué)理論》的論文,,提出了電磁場理論,預(yù)含了電磁波的存在,,指出光是-一種電磁波,,為光的電磁理論奠定了基礎(chǔ)。電磁波是一種橫波,。
31,、1827年,英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象——布朗運(yùn)動,。
19世紀(jì)中葉,,由德國醫(yī)生邁爾、英國物理學(xué)家焦?fàn)?、德國學(xué)者亥姆霍茲最后確定能量守恒定律,。
1848年開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo),指出絕對零度是溫度的下限,。指出絕對零度(-273.15℃)是溫度的下限,。T=t+273.15K
1850年,克勞修斯提出熱力學(xué)第二定律的定性表述:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響,,稱為克勞修斯表述,。次年開爾文提出另一種表述:不可能從單一熱源取熱,使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響,,稱為開爾文表述,。
1905 年,愛因斯坦提出了狹義相對論,有兩條基本原理:
①相對性原理—不同的慣性參考系中,,一切物理規(guī)律都是相同的,。
②光速不變原理一不同的慣性參考系中,光在真空中的速度一定是c不變,。
愛因斯坦還提出了相對論中的一個重要結(jié)論- -質(zhì)能方程式E=mc2,。
物理學(xué)晴朗天空上的兩朵烏云:
①邁克遜一莫雷實驗—相對論(高速運(yùn)動世界) ;
②熱輻射實驗一量子論 (微觀世界)。
19 世紀(jì)和20世紀(jì)之交,物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn):x射線的發(fā)現(xiàn),,電子的發(fā)現(xiàn),放射性同位素的發(fā)現(xiàn),。
1900 年,德國物理學(xué)家普朗克解釋物體熱輻射規(guī)律提出能量子假說:物質(zhì)發(fā)射或吸收能量時,能量不是連續(xù)的,,而是一份一份的,,每一份就是一個最小的能量單位,即能量子,。
激光—被譽(yù)為20世紀(jì)的"世紀(jì)之光"
動量 波粒二象性 原子物理
1913年,丹麥物理學(xué)家玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說,,成功地解釋和預(yù)言了氫原子的輻射電磁波譜,為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),。
1922年,美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對x射線的散射時一康普頓效應(yīng),,證實了光的粒子性(說明動量守恒定律和能量守恒定律同時適用于微觀粒子)
1924年,法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性,。
1927 年美,。英兩國物理學(xué)家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡相比,,衍射現(xiàn)象影響小很多,,大大地提高了分辨能力,質(zhì)子顯微鏡的分辨本能更高
59,、1858 年,德國科學(xué)家普里克發(fā)現(xiàn)了一-種奇妙的射線- -陰極射線(高速運(yùn)動的電子流),。
1906 年,英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,,獲得諾貝爾物理學(xué)獎,。
1913年,美國物理學(xué)家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量,獲得諾貝爾獎,。
1897年,湯姆生利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子,說明原子可分,,有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu),并提出原子的棗糕模型,。
1909~1911年,,英國物理學(xué)家盧瑟福和助手們進(jìn)行了a粒子散射實驗,并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,。由實驗結(jié)果估計原子核直徑數(shù)量級為10m~15m,。1919年,盧瑟福用a粒子轟擊核,第一次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變,并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子,,被其學(xué)生查德威克于1932年在a粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn),由此人們認(rèn)識到原子核由質(zhì)子和中子組成,。
1885 年,瑞士的中學(xué)數(shù)學(xué)教師巴耳末總結(jié)了氫原子光譜的波長規(guī)律—巴耳末系,。
1913 年,,丹麥物理學(xué)家波爾最先得出氫原子能級表達(dá)式。
1896年,,法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,,說明原子核有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。天然放射現(xiàn)象:有兩種衰變(a,、β),三種射線(a,、β、γ),中y射線是衰變后新核處于激發(fā)態(tài),,向低能級躍遷時輻射出的,。衰變快慢與原子所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。
1896 年,,在貝克勒爾的建議下,,瑪麗-居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素-釙(Po)鐳(Ra)。
1919 年,,盧瑟福用a粒子轟擊氮核,第一次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,,并預(yù)言原子核內(nèi)還有另-一種粒子-- 中子,。
1932 年,盧瑟福學(xué)生查德威克于在a粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)中子,,獲得諾貝爾物理獎,。
1934 年,約里奧-居里夫婦用a粒子轟擊鋁箔時,發(fā)現(xiàn)了正電子和人工放射性同位素,。
1939 年12月,,德國物理學(xué)家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時,鈾核發(fā)生裂變,。
1942年,, 在費(fèi)米。西拉德等人領(lǐng)導(dǎo)下,,美國建成第-一個裂變反應(yīng)堆(由濃縮鈾棒,、控制棒、中子減速劑,、水泥防護(hù)層,、熱交換器等組成)。
1952年, 美國爆炸了世界上第一顆氫彈(聚變反應(yīng),、熱核反應(yīng)),。人工控制核聚變的一個可能途徑是:利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓照射小顆粒核燃料。
1932 年發(fā)現(xiàn)了正電子,,1964 年提出夸克模型,。
粒子分三大類:
媒介子—傳遞各種相互作用的粒子,如:光子,。
輕子—不參與強(qiáng)相互作用的粒子,,如:電子、中微子,。
強(qiáng)子—參與強(qiáng)相互作用的粒子,,如:重子(質(zhì)子、中子,、超子)和介子,,強(qiáng)子由更基本的粒子夸克組成,夸克帶電量可能為元電荷,。