内能、热运动能量和热能

本文目的是要说明热学中这三个涉及能量的重要概念之间的联系和区别.'热能'从字面上看来,会被理解为它就是宏观物质(热学系统)整体热运动的能量.那么它的地位可与机械能平列,本应是个物理学的重要概念.但是,在热学中却很少提到热能概念.这是什么原因?扼要来说,原因在于物理学对'热能'概念有其特有的定义^([1])。

有序运动能量与不规则热运动能量间的转换

众所周知,用自行车打气筒向轮胎里打气时,筒壁会发热;在一个装有活塞的玻璃圆筒中放入浸有乙醚的棉花,若使活塞急速下压,棉花就会燃烧起来。此类现象,用热力学第一定律不难理解。压缩过程近似绝热过程,外力通过活塞对筒内气体做功,气体的内能增加,分子热运动加剧,从而导致筒内气体的温度升高。但对其微观过程。

热运动能力及热损伤的防治

人体的运动能力,除了受能量物质——糖元供应和输氧能力的影响以外,热环境的影响也是一个重要因素。 研究表明,在29℃的湿热环境下,以最大负荷运动持续12—15分钟,则能够提高体温,甚至可以超过41℃以上。在较适应的26℃温度环境下2—4小时的长时间运动则能促进体内的水化作用,甚至也能产生体内高热。当气温接近人体皮肤温度时,人体对流散热的能力则减弱。这时需要增加蒸发散热降温。因此,人体分泌汗液的能力就成为热环境中影响长时间运动能力的重要因素。

原子热运动对电场量子测量的影响及修正方法

基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会导致EIT谱峰发生频移和形变,混淆电场对原子的相干效应,从而影响电场测量精度。基于激光、电场与原子的作用机理,以及原子热力学,该文提出通过调整探测光和耦合光频率,修正原子热运动对电场量子测量影响的方法。首先,假设里德堡原子静止不动,建立和求解密度矩阵方程,描述双光子阶梯型三能级系统的EIT光谱;然后,引入温度与原子运动数学关系,将温度造成的原子热运动多普勒影响量化为探测光和耦合光频率失谐量,通过修正探测光和耦合光的频率来抵消该影响。仿真实验表明,该文提出的修正方法效果良好,该研究有利于推进基于里德堡原子电场量子测量的实用化进程。

临近空间飞艇保形升空过程热运动特性研究

为了掌握双气囊临近空间飞艇升空过程中因保形需要而导致的复杂的热运动特性,文章建立了飞艇升空过程中的热平衡模型与运动模型,对某双气囊飞艇的保形升空过程进行仿真研究,获得了临近空间飞艇升空过程中轨迹与温度的变化规律。结果表明:临近空间飞艇保形升空时,升空速度呈现先降低后升高的变化趋势;受升空过程中氦气囊膨胀对外做功的影响,内部气体“过冷”现象明显,“过冷”最高可达20K;当飞艇升至驻空高度附近时,内部气体温度快速上升;受净浮力影响,飞艇的升空时间与充气质量呈反比;受夏至日太阳辐射投影面积的影响,飞艇升空过程中俯仰角越大,虽然阻力系数减小,但辐射得热降低,造成整体升空时间增加;气囊超压设置越大,飞艇升空时间越长。研究成果对临近空间飞艇的升空与运行控制具有一定的指导作用。

寒冷地区体育馆不同运动强度下的人体热舒适实验研究

运动人体的热感觉会受到地区、气候、运动状态、代谢率等多方面因素影响。按照代谢率将运动强度分为低、中、高三级,并对应具体运动类型。选取寒冷地区北京市某高校体育馆进行实验,过程中监测环境参数并记录受试者的生理参数、主观感觉。分析不同运动强度下的人体热感知特点与影响因素。结果表明:运动强度升高,运动人体的皮肤温度降低,心率和代谢率升高,热感觉更强烈,适应运动状态需要的时间更长。低强度运动下热感觉主要受环境温度和皮肤温度的影响。利用主成分分析法建立热感觉和热环境参数的回归模型,根据模型看出,低强度运动热感觉受环境参数影响较大,影响因子分别达到了0.557、0.840和0.419,中高强度运动热感觉受湿度影响较小,影响因子不超过0.1,建议实测场馆在运行不同运动强度的项目时进行分区域精细化调控。比较被试者实测热感觉与PMV值,发现代谢率越高的运动,二者偏差越大。比较男女性受试者的主观投票,发现男性受试者的热感觉和热舒适投票值的变化范围大于女性,男性更容易感觉到“热”。

基于热浮力–磁场力结合的并联间隙电弧运动模型

采用链式电弧模型,分析并联间隙装置之间产生的电弧所受到的磁场力、空气阻力和热浮力,获得了电弧运动速度控制方程,建立考虑热浮力作用的架空线路并联间隙电弧运动模型,并以110 kV架空输电线路并联间隙电弧进行仿真计算,与实验结果相比较。结果表明:所建电弧运动模型能有效计及热浮力对电弧运动的影响,电弧运动计算时间和实测时间基本相符;仿真发现,由于热浮力使电弧竖直向上运动,在间隙上电极会偶尔发生上弧根和电极短路而引起弧根跳跃,这能合理解释试验过程中观察到的弧根不规则跳跃现象。另外,还分析了电流大小、电极形式对电弧运动过程的影响,仿真表明:电弧运动到电极末端的时间随着电流的增大呈指数衰减;流畅的结构设计有利于电弧的疏导和转移。

热质的运动和传递—最低热质能耗散原理和热质运动方程

过增元基于质能方程提出了热质的概念.在非平衡热力学中,存在最低能量耗散原理,根据该原理可以导出热传导,扩散及粘性流动等不可逆输运过程的方程式.当采用热质模型对传热现象进行描述时,发现热质的运动也满足最小作用量原理:最低热质能耗散原理,根据该原理可以推导得出热质运动的动量守恒方程。

不同水温下的中子输运等效质量热运动模型

为了解决蒙特卡罗模拟S(α,β)模型只能求解特定温度条件下中子输运问题的局限性,建立了中子在不同温度液态水中输运的等效质量热运动模型。在分析自由气体热运动模型的基础上,采用不同的等效质量对中子与水中氢原子的弹性散射模拟过程进行改进,对中子穿过水层后的流量进行模拟计算,通过与S(α,β)模型的计算结果的比较,得到了5个不同的温度点水中氢原子的最佳等效质量。根据5个不同温度点的数据拟合给出了最佳等效质量和温度的函数关系。采用该模型计算得到的中子在不同温度条件下水中输运参数与S(α,β)模型相符。等效质量热运动模型突破了S(α,β)模型只能计算有限温度点的局限性,能有效处理300～800 K任意温度水中的中子输运问题。

斥水土壤中的水热运动规律与数值模型

斥水土壤很难被雨水湿润，影响种子发芽出苗而造成农业减产。由于地表干燥而引起风蚀本蚀，造成土地退化。这一问题在澳大利亚、荷兰、新西兰与美国引起重视。斥水土壤中水分分布往往是无规律的＂指状＂，到目前为止，没有成功的数学模型。作者从研究斥水土壤地区的耕作工程实践出发，采用沟种之后，水分的分布就有了规律性。开沟播种时，耕作机械把表层斤水性特别强的土壤推到垄上而形成几乎不透水的垄，下雨时雨水只能从沟中渗入形成土壤中水分的规律性分布。不透水的垄还减少了水分的蒸发，提高了出苗率。根据这一规律性而建立了斥水土壤中水热运动的数值模型，为研究斥水土壤中的水热运动规律与斥水土壤地区耕作工程研究提供了新的思路与方法。

利用热运动学方法恢复构造隆升过程的探索

构造隆升过程研究对矿产资源勘查及评价具有重要意义,是地质学家长期探索的关键科学问题之一.现有构造隆升过程的研究方法均具有一定的适用性和局限性,正反演方法之间难以建立定量关系.本文利用热运动学方法,通过离散元数值模拟,提取变形过程中离散单元的运动路径作为热年代学样品热史恢复的地质约束,实现了构造变形模拟和热年代学分析的定量耦合,在构造隆升研究中展现出巨大潜力.本文以川东地区多层滑脱褶皱作用作为研究对象,重点恢复了方斗山-齐岳山背斜在距今170~70 Ma内的隆升变形过程.热运动学分析表明:先存的齐岳山断裂串联了深部拆离面和浅部滑脱层,湘鄂西褶皱带在170~110 Ma开始形成;140~110 Ma间齐岳山断层由断展褶皱作用向断弯褶皱作用转化,齐岳山背斜开始发育,略早于东部的利川复向斜;约110~90 Ma,方斗山背斜发育,隔挡式褶皱带开始形成;约90~70Ma,隔挡式褶皱规模逐渐增大,利川复向斜逐渐紧闭.正演模型建立、地温梯度计算、三维建模技术和应力演化分析是制约热运动学方法发展和完善的关键性因素.

电子热运动对电子显微镜分辨本领的影响

本文简述了显微镜的分辨本领 .导出了在考虑相对论效应的情况下高速电子束的波长与加速电压的关系 ,研究了由于电子热运动引起电子波的色散 ,并研究了该色散对电镜分辨本领的影响 。

带挠性帆板航天器热诱发姿态运动分析

针对带挠性帆板航天器简化模型建立了帆板受到突加热流时的拉格朗日能量方程,将帆板的准静态位移分解为空间函数与时间函数的乘积,采用扩展的假定模态法,推导了系统的动力学方程.指出温度差是引起姿态变化的扰动源,分析了热时间常数及温度差等参数对姿态的影响.从频域出发,分析热引起的扰动力矩对航天器姿态控制系统的影响.数值仿真结果验证了分析的正确性.

热磁横波运动理疗仪联合药物治疗腰椎间盘突出症33例疗效观察

目的探讨热磁横波运动理疗仪联合药物治疗腰椎间盘突出症的临床疗效。方法选取2010-03～2010-12收治的腰椎间盘突出症患者33例,其中男25例,女8例。年龄27～40岁,平均32岁。病史5～12个月。均采用热磁横波运动理疗仪联合药物治疗。结果治疗后患者下肢疼痛、麻木症状完全消失或明显改善,未出现术后神经根粘连症状,且均已恢复劳动能力。以Nakai疗效标准评定,优26例,良5例,可2例,差0例,优良率达93.9%。所有患者均得到半年以上的随诊,无复发。结论热磁横波运动理疗仪联合药物治疗腰椎间盘突出症具有消除症状,降低复发率的优点,疗效确切。

运动热钢坯外形尺寸在线测量系统的设计

阐述了应用面阵电荷耦合器件（ＣＣＤ）测量运动热钢坯外形尺寸的测量系统。该系统采用面阵ＣＣＤ摄像，经Ｂｔ８１２数字化器进行视频信号采集，运用ＡＤＳＰ完成图像处理与识别，最后由工业控制４８６微机输出测量结果。

药酒内服配热磁电运动治疗膝骨性关节炎138例

目的观察中药泡酒内服配合热磁电运动治疗膝骨性关节炎的临床疗效。方法138例膝骨性关节炎患者均用中药泡酒内服配合热磁电运动治疗。结果临床治愈56例,好转70例,无效12例,总有效率91.30%。结论中药泡酒内服配合热磁电运动治疗膝骨性关节炎具有良好的疗效。

热磁横波运动理疗治疗腰椎间盘突出症的临床观察

腰椎间盘突出症为一常见病,多发病,也是临床疑难杂症[1],多见于青壮年,属于中医学＂腰痛＂、＂骨痹＂[2]。随着CT、MR的技术广泛应用,确诊率大大提高。我科从2010-2011年共收治102例,采用热磁横波运动理疗疗效显著,现报告如下：

华南脉钨矿床中黑钨矿石英脉形成时成矿热液的对流循环运动

从脉钨矿床形成时热液的流动、裂隙腔的闭合情况，得出了热液在裂隙腔内作对流循环运动的推论。从压力差、温度差、浓度差说明热液作对流循环运动的动力。通过详细观察研究西华山钨矿６２号脉，阐明了成矿时主要组分的平衡和脉侧围岩蚀变的形成。

分子体系的热运动基本方程

宏观热现象是由宏观物体中大量微观粒子(原子、分子…等)相互作用产生的无规则混乱运动引起的。分子体系的温度愈高、体积愈大,它的混乱运动程度就愈大,我们引入一个物理量S来表征这种运动的混乱度。我们可以看出,混乱度S是温度T和体积V的函数S(T,V),或为能量E和体积V的函数S(E,V)。我们在本文中证明,在缓慢的可逆热运动过度中,通过作微观的功和宏观功的方法,给体系一无穷小的能量dE,使其混乱度与体积的变化分别为dS与dV,则三者有如下关系:dE=TdS-pdV。这就是在可逆过程中的热运动基本方程,也就是传统热力学中所称的热力学基本方程。

有氧训练及热应激对运动大鼠肾脏组织NO、NOS及自由基代谢的影响

目的:探讨有氧耐力训练对运动热应激大鼠肾脏组织NO、NOS及自由基代谢的影响。方法:对大鼠进行为期6w的递增负荷运动训练,并在运动末次施加热应激,测定大鼠肾脏组织NO、NOS、MDA和SOD含量或活性。结果:(1)运动加热应激使大鼠肾脏组织NO、NOS、iNOS和MDA显著高于安静组和急性运动组,SOD和SOD/MDA显著低于安静组和急性运动组;(2)训练安静组与安静对照组相比,MDA均显著下降,NO、NOS均显著上升;(3)训练后运动热应激大鼠肾脏组织NO、NOS、iNOS、MDA显著下降,SOD显著上升。结论:(1)在热环境下运动,机体NO、NOS和自由基代谢增加,抗氧化酶活性下降;(2)在常温下进行有氧耐力训练,可以适当提高机体的耐热性,降低运动热应激对机体的损伤。