科学效应与知识库

1科学效应石社轩河南工业职业技术学院柔性制造工程技术研究中心2011.11.18E1惯性力当物体加速时，使物体保持原有运动状态的倾向，看起来仿佛有方向相反的力作用在该物体上，称之为惯性力。maFE2标记物怎样判断刀具的磨损程度？E3形变物体因外因或内在缺陷在外力作用下伸长、缩短、弯曲等相对位置发生变化的过程。纵向形变弯曲扭转切变体积形变微小形变拉伸应力=F/A0（A0为材料起始截面积）拉伸应变e=（l-l0）/l0=Dl/l0简单拉伸A0l0lDlAFFA0FF剪切剪切应变=tg剪切应力s=F/A0F一点弯曲F三点弯曲FFA0材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变：V=（V0-V）/V0=DV/V0E4弹性形变弹性形变是指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状谓之“弹性形变”（胡克定律）。xkFE5塑性形变物质（包括流体及固体）在外力作用下形变，当外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的物理现象。所有固体金属都是晶体，无外力作用时，原子在晶体所占的空间内有序排列，处于平衡态。外力会造成原子排列畸变，引起金属形状与尺寸变化。足够大的外力使晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大错动，就发生了永久改变。可以把金属材料加工成所需要的各种形状和尺寸的制品，还可以改变金属的组织和性能。E6包辛格效应Bauschingereffect由多晶体材料晶界间残余应力引起。O和E分别表示应力和应变。具强化性质的材料受拉力超过屈服极限A后进入强化阶段AD。若在B卸载，则再受拉时，拉伸屈服极限由没有塑性变形时的A点提高到B点。若卸载后反向加载，则压缩屈服极限绝对值由没有塑性变形时的A‘点降低到B’点。ACC’线是对应更大塑性变形的加载-卸载-反加载路径，C和C‘点分别为新的拉伸屈服极限和压缩屈服极限。E7形状记忆合金单程记忆效应：低温变形，加热恢复。双程记忆效应：加热恢复高温相形状，冷却恢复低温相形状。全程记忆效应：加热恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状。【50％Ti＋50％Ni】，Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si。特点：弯曲量大、塑性高、装夹力大。形状记忆合金能撑起自重100倍以上的重量，马达驱动力可达自重50倍，而蚂蚁和人则分别是20倍和2倍。E8压强压强是表示压力形变效果的物理量。液压原理：液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度增加而增大，同种液体在同一深度各处，各个方向压强相等；不同液体在同一深度产生的压强与液体密度有关。SFPE9浮力（阿基米德定理）浸在流体里的物体受到向上的浮力作用，等于被排开的流体的重力。物体全浸在液体中时，所受压强差、压力差和浮力均与物体没入液体的深度无关。排液体ρgVFE10伯努利定律恒定量hgVrP212v1v2Sv恒量PP02BvghBA流速计(比多管）⊿h⊿h+dBA2()22ABBPPghvghDD流量计（汾丘里管）1222122()gpQsvssssDZ0()zdvfsdzD粘滞系数流速梯度接触面积泊肃叶流量方程412()8VppQR2128VQRvpps（）条件：圆形管道，水平放置，稳定流动管道两端压强差管道半径管道长度粘滞系数平均流速斯托克斯阻力定律粘滞系数小球半径小球速度33044633rvgrrg202()9rgv6Frv极限速率粘滞阻力E11焦耳-汤姆逊效应E12毛细现象浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象。Cr液体表面上厚度为分子作用半径的一层AB表面张力：液体表面内存在的使其表面积有收缩成最小的趋势的张力。对于润湿管壁的液体RPP2内外凹液面cos0rRPPPPA内外rPPAcos2000cos2PrPPAcos2grh(植物水分的输送、动物毛细血管)00)cos2(PghrPghrPghPPAB)cos2(00PPPCB···CBAP0P0·RrP0TAh气体栓塞P左P左P右P右P左P左P右P右P左=P右P左P右DPnPDPPPPDPPPDP液体在细管中流动时，如果液体中有较多气泡，液体的流动可能发生阻塞。E13维森堡效应小分子流体聚合物流体当轴在液体中旋转时，离轴越近的地方剪切速率越大，故法向应力越大，相应地，高分子链的弹性回复力越大，从而使熔体沿轴向上挤，形成包轴现象E14液体压力、气体压力E15液体和气体的压强液压原理：由两个大小不同的液缸组成，充满水或油。两个液缸里各有一个活塞，如果在小活塞上加一定压力，小活塞将这一压力通过液体压力传递给大活塞。2211SFSFE16气穴现象由于机械力如旋转机械力产生的致使液体中的低压气泡突然形成并破裂的现象。水的气穴现象技术指冲击波到达水面后,使水面快速上升,并在一定的水域内产生很多空泡层,最上层空泡层最厚,向下逐渐变薄.随着静水压力的增加,超过一定的深度后,便不再产生空泡。声波的气穴现象研究，用20至40千赫的声波进行了实验,声波在浓硫酸液体中产生高密度与低密度2个快速交替的区域,使得压力在其间震荡,液体中的气泡在高压下收缩,低压下膨胀.压力的变化非常快,致使气泡向内炸裂,有足够的力量产生热,这一过程被称为声学的气穴现象。E17电液压冲击高压放电下液体的压力急剧升高的现象。E18混合物分离过滤分离不溶性固体和液体粗盐提纯时把粗盐溶于水，经过滤把不溶于水的杂质除去（重）结晶溶解度不同的固体与固体KNO3溶解度随温度变化大，NaCl溶解度随温度变化小，可用此法从二者混合液中提纯KNO3升华固体与有升华特点的固体杂质分离粗碘中碘与钾、钠、镁的卤化物的分离分馏沸点不同的液体混合物石油的分馏液化利用气体混合物中某组分易液化的特点的分离方法合成氨平衡混合气体中氨的分离，先水冷使氨液化萃取利用溶质在两种互不相溶的溶剂里的溶解度不同的分离方法CCl4把溶于水里的溴萃取出来分液不互溶液体的分离水、苯的分离渗析分离胶体和溶液除去Fe(OH)3胶体中的HCl盐析某些物质在加某些无机盐时，其溶解度降低而凝聚的性质来分离物质从皂化液中分离肥皂、甘油，蛋白质的盐析洗气气体混合物除杂除去CO2气体中的HCl气体E19一级相变所谓“相”，指的是物质系统中具有相同物理性质的均匀物质部分，它和其他部分之间用一定的分界面隔离开来。不同相之的相互转变，称为相变。自然界中各种各样的物质，都是以固，液，气3种聚集态存在。主要区别在于它们分子间的距离，分子间相互作用力的大小，和热运动的方式不同。相变包括一级相变和二级相变。发生相变时，有体积变化同时有热量吸收或释放，称为“一级相变”。例如，在1大气压0℃情况下，1千克冰转变成同温度水要吸收79.6千卡热量，同时体积亦收缩。一级相变的特点是两相化学势相等，但有体积改变并产生相变热。也就是说，在相变点，两相化学势的一级偏微商不相等。E20二级相变在发生相变时，体积不变化的情况下，也不伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化，称为二级相变。正常液态氦（氦Ⅰ）与超流氦（氦Ⅱ）之间的转变，正常导体与超导体之间的转变，顺磁体与铁磁体之间的转变，合金的有序态与无序态之间的转变等都是典型的二级相变的例子。大多是发生在极低温度时的相变。例如，在居里点铁磁体转变为顺磁体，在零磁场下超导体转变为正常导体，液态氦Ⅱ与液态氦Ⅰ之间的λ相变等。二级相变的特点是，两相的化学势和化学势的一级偏微商相等，但化学势的二级偏微商不相等。因此在相变时没有体积变化和潜热(即相变热)。在相变点，两相的体积、焓和熵的变化是连续的。故这种相变也称为连续相变。E21扩散物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。由于分子(原子等)的热运动而产生的物质迁移现象．一般可发生在一种或几种物质于同一物态或不同物态之间，由不同区域之间的浓度差或温度差所引起，前者居多．一般从浓度较高的区域向较低的区域进行扩散，直到同一物态内各部分各种物质的浓度达到均匀或两种物态间各种物质的浓度达到平衡为止．显然，由于分子的热运动，这种“均匀”、“平衡”都属于“动态平衡”，即在同一时间内，界面两侧交换的粒子数相等；在电学中半导体PN结的形成过程中，自由电子和空穴的扩散运动是基本依据．扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小，而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大．E22吸收吸收是指物质吸取其他实物或能量的过程。在吸收过程中，一种物质将另一种物质吸进体内与其融合或化合。E23吸附作用指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。吸附性能随吸附剂性质、吸附剂表面大小、吸附质性质和浓度大小及温度高低等而变化。物理吸附：以分子间作用力相吸引的，吸附热少。如活性炭对许多气体的吸附，被吸附气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化，是可逆过程。化学吸附：以类似于化学键力相互吸引，吸附热较大。如许多催化剂对气体的吸附。被吸附气体需在高温下才能解脱，且大都是不可逆过程。常见吸附剂有活性炭，硅胶，活性氧化铝，硅藻土等。电解质溶液中生成的许多沉淀，如氢氧化铝，氢氧化铁，氯化银等也具有吸附能力。应用：干燥气体，分离、提纯物质，作催化剂提高化学反应速度。E24渗透两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过），水分子或其它溶剂分子从低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。条件：半透膜、细胞内外浓度差E25加热加热是指热源将热能传给较冷物体而使其变热的过程。直接热源加热是将热能直接加于物料，如烟道气加热、电流加热和太阳辐射能加热等。间接热源加热是将上述直接热源的热能加于一中间载热体，然后由中间载热体将热能再传给物料，如蒸汽加热、热水加热、矿物油加热等。E26热传导物体仅依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而使热量从高温部分向低温部分传递的现象。只有在固体中才是纯粹的热传导。物体或系统内的各点间的温度差，是热传导的必要条件。导热速率决定于物体温度分布情况。微观过程：高温部分晶体结点上的微粒振动动能较大。因微粒振动互相联系，动能由动能大的部分向动能小的部分传递。在固体中热的传导就是能量的迁移。一般电导体也是热的良导体。金属都是热的良导体。瓷、木头和竹子、皮革、水都是不良导体。最善于传热的是银，其次是铜和铝．最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花，石棉、软木和其他松软的物质。液体，除了水银外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。E27对流流体（液体、气体）内部由于各部分温度不同而造成的相对流动。液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。加大液体或气体的流动速度，能加快对流传热。E28热辐射物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射虽然也是热传递的一种方式，但它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。热辐射以电磁辐射的形式发出能量，温度越高，辐射越强。辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射。热辐射是远距离传热的主要方式。E29热敏物质对温度，尤其是热敏感的物质，如半导体陶瓷热敏电阻利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，