等离子体物理精选(九篇)

第1篇：等离子体物理范文

本书共有9章：1.引言，包括本书的目标、天体物理学中的等离子体、电磁场与电磁波、横向与纵向电磁场、真空中的电磁场、等离子体中的电磁波、平面等离子体波的电磁分量、带电粒子的运动；2.等离子体描述与等离子体模型，包括分布函数与矩、从单个粒子到动理学的描述、数值方法、流体编码、混合编码；3.磁化等离子体，包括理想电磁流体力学（MHD）、建立MHD模型、量纲分析与等离子体特征尺度；4.碰撞单个粒子到支理学的描述无碰撞，包括等离子体物理中碰撞的概念，有平均自由程、德拜长度、克努森数等；损耗的概念，有能量转移与损耗、可反转性、熵等；5.等离子体中的波，包括MHD波、波引起的输送、高频率波、哨声模式、流体理论中的碰撞阻尼、无碰撞阻尼、不稳定性；6.非线性效应、激波与湍流，包括无碰撞激波与间断、湍流、非线性动力学物理； 7.流动与粒子加速过程，包括流加速、文丘里效应、恒星风、磁重联、磁层中的动力加速；8.宇宙射线的加速与迁移，包括磁场：迁移阻碍、宇宙射线的迁移方程、宇宙射线的费米加速等；9.动理学流体二重性（The Kinetic Fluid Duality），包括太阳风与行星风膨胀、小幅弹道波动、大幅弹道波动等。

附录：1.符号，包括1.1向量与张量；1.2导数；1.3符号列表。2.渐近展开与绝热不变量，包括2.1多尺度展开；2.2绝热不变量；2.3引导中心方程的推导扩展。3.福克-普朗克方程，首阶项。

本书由五位作者共同撰写，其中第1作者Gerard Belmont是无碰撞介质及其在流体理论与动力学理论上的描述方面的专家；第2作者Roland Grappin主要致力于流体与等离子体中的湍流、太阳风的动力学以及日冕与过渡区等天文学方面的研究；第3作者Fabrice Mottez专注于无碰撞太空等离子体、地球与木星磁气层、基础等离子体物理与数值模拟。

本书简单易懂，意在成为等离子物理方面的教科书。虽然书中例子大多是空间物理或太阳风领域，但概念是通用的，实验室等离子体，特别是核聚变磁约束方面的研究者，也适合阅读本书。

第2篇：等离子体物理范文

关键词：低温等离子体；技术；环境工程

1近几年，工业大力发展，与此同时，还带来了巨大的环境污染，这对人类生存和社会发展产生了一定的影响，研究污染物排放控制，探究最新转化手段已成为每一个环境工作人员的主要工作目标

低温等离子体这项技术不仅适用性高，而且耗能少，目前，其在环境污染处理中得到了一定的应用，并成为主要探究内容。因此，本文关于这项技术的研究具有重要的参考价值。

2低温等离子体技术简析

2.1内涵和主要特点

等离子体主要指代电离度高于0.1%，自身正负电荷一样的电离气体，主要包含电子、离子与激发态原子等多个部分，电子与正离子电荷数一样，在整体层面呈现电中性，区别于常规的三态，属于第四种形态，基本特征为：带电粒子内部无净库仑力；属于优良、理想的导电流体，借助这一特性完成了磁流体发电；带电离子内部不存在净磁力；电离气体存在热效应。依照体系能量状态以及离子密度，能够把等离子体划分成高温与低温等离子体，其中前者电离度近乎为1，每一种离子温度大致相同，其体系处在热力学平衡，通常应用在受控热核反应探索问题上；后者每一种离子温度存在差异，电子温度高出离子温度，且系统处在热力学非平衡情况，从宏观层面而言，体系温度偏低，其中气体放电形成的等离子体均归属此类型，它和现代工业生产十分紧密。

2.2污染物去除机理

污染物去除机理是：基于外加电场，介质放电形成的携能电子对污染物分子产生轰击，致使出现电离与解离等反应，随后发生不同的反应，致使繁琐大分子污染物成为结构简单、且安全系数较高的小分子物质，以此来降解污染物。由于电离后形成的电子平均能量为5ev左右，合理调控反应条件能够达到常规条件下无法进行或速度迟缓的化学反应。简单来说，等离子技术在环境污染处理问题上具有显著优势，并得到了国内外的普遍关注。

3低温等离子体技术在环境工程领域的实际应用

3.1在废气处理过程的应用

常规气态污染物主要包含酸性无机与有机等不同的有害气体。其中酸性无机物，一般是通过等离子体形成的氧化自由基和硫氧化物、氮氧化物进行反应，基于氨气或者水形成硫酸盐，进而转换为无害物质。经由长期的探索研究可知，催化剂在降解与消除有害气体中发挥着巨大作用。而有机污染物通常是借助等离子体形成的高能电子和VOC分子出现碰撞，将其激发至更高能级，产生激发态分子，其内能加大，致使化学键断裂，产生活性物，同时，和其它物质一起作用，形成二氧化碳、小分子化合物以及水。竹涛等若干人借助等离子体子，辅以纳米技术处理甲苯，分析了各个电场强度条件和填料情形中的甲苯降解，最终结果表明当电场强度处于14.3kv/cm时，则包含纳米催化剂的相关填料进行填充操作，对应的降解率能够达到95%，较为理想。

3.2在臭氧合成过程的应用

臭氧属于强氧化剂和催化剂，能够应用在水的深层处理中，还可用于造纸浆漂白，其市场前景一片光明。臭氧合成与实际应用为等离子体的代表性实例，且介质阻挡放电为臭氧的主要生成手段。近些年，在臭氧发生器专业知识与实践活动中进行的探索指出，臭氧发生器的基本发展走向为：高介电常数、狭小的放电间隙、理想的运动功能、不显著的运行电压、突出的电晕功率与优良的冷却系统。

3.3在汽车废气方面的应用

汽车尾气污染属于全球性问题，汽车主要排放氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物与黑粒，上述物质都是城区的基本大气污染物。通过介质阻挡放电形成的活性物，辅以催化剂，能够把汽车尾气内部的一氧化碳、氮氧化物与碳氢化合物进行还原，还可将其解离成无害成分，不仅能够去除黑烟，而且能够脱掉一氧化碳和氮氧化合物，减少尾气处理成本。利用进行一定改良的粉煤灰小球充当催化剂，可大大改善污染物去除效果，并可提升汽车尾气治理水平。

3.4在废水处理过程的应用

等离子技术集电子辐射、紫外光分解反应和臭氧氧化这三种反应于一身，可促进有机物降解。我国利用脉冲降解来处理有机废水的探索工作最早着手于1996年，其中李胜利等人借助该技术面向2B水溶液实施了直接处理操作，研究结果表明通过高压毫微秒脉冲对印染废水进行处理，可把燃料大分子转换为小分子，同时，在处理时间充足的条件下，还可把燃料分子内部的芳香类物质变成有机酸，这表明放电可破坏燃料分子，并具有生物降解功效。

3.5在工业化层面的应用

等离子体技术属于高新技术，是现下国内外探索的主要议题。早在上世纪中期便已着手探索等离子体化学内容，直至中后期，开始着手利用该技术处理一系列环境问题。然而，大部分研究仅仅停留在理论层面，有些处于中试阶段，只有很少一部分进入了商业化阶段。截止到当前，国内并不存在工业化相关处理设备，仅仅瑞士在低温等离子体中实现了商业应用，研究出较多的商业化产品，同时应用在环境污染治理问题上，主要包含下述几个应用领域：臭气消除、空气净化、废气内低浓度溶剂消除、过滤有毒物质。

4结语

低温等离子技术填补了传统方式的空白，反应条件和常压较为接近，且处理结果真实、可靠，不存在二次污染，成本低，结构简单，具有良好的发展前景。现下相关研究正处在实验室探索时期，为改善低温等离子体技术，推进工业化进程，在未来应向降解污染物等更深层次展开研究。

参考文献：

[1]林和健,林云琴.低温等离子体技术在环境工程中的研究进展[J].环境技术,2016,23(1):21～24.

[2]竹涛,万艳东,李坚等.低温等离子体-催化耦合降解甲苯的研究及机理探讨[J].高校化学工程学报,2017,25(1):161～167.

[3]张之武.大气压低温等离子体疗法在小鼠伤口愈合过程中的实验研究[D].中国科学技术大学,2015.

第3篇：等离子体物理范文

关键词:低温等离子体;协同作用;大气污染控制 

   目前,各种有毒有害气体的排放已造成严重的环境污染。低浓度有害气态污染物(如so2、nox、vocs、h2s 等)广泛地产生于能源转化、交通运输、工业生产等过程中。国际条例加强了对这些有害废气的限制。传统的治理方法如液体吸收法、活性炭吸附法、焚烧和催化氧化等已很难达到国际排放标准[1]。 

    近年来兴起的低温等离子体催化(non-thermal plasma catalysis)技术解决了传统的净化方法所不能解决的问题。用该项技术处理有机废气具有以下优点:①能耗低,可在室温下与催化剂反应,无需加热,极大地节约了能源;②使用便利,设计时可以根据风量变化以及现场条件进行调节;③不产生副产物,催化剂可选择性地降解等离子体反应中所产生的副产物;④不产生放射物;⑤尤其适于处理有气味及低浓度大风量的气体。但以下两方面还有待改进:①对水蒸气比较敏感,当水蒸气含量高于5 %时,处理效率及效果将受到影响;②初始设备投资较高。该项技术在环境污染物处理方面引起了人们的极大关注,被认为是环境污染物处理领域中很有发展前途的高新技术之一。本文将探讨其与污染气体的作用过程及两者协同作用机理,并概述这一技术在废气治理方面的进展。 

    1 低温等离子体技术原理与协同作用机理 

    1.1 低温等离子体技术原理 

    等离子体是含有大量电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成的物质的第四种形态。其总正负电荷数相等宏观上呈电中性,但具有导电和受电磁影响的性质,表现出很高的化学活性。根据体系能量状态、温度和离子密度,等离子体通常可分为高温等离子体和低温等离子体(包括热等离子体和冷等离子体)。高温等离子体的电离度接近,各种粒子的温度几乎相同,并且体系处于热力学平衡状态,它主要应用于受控热核反应研究方面。低温等离子体则处于热力学非平衡状态,各种粒子温度并不相同。 

    低温等离子体可通过前沿陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,其中的高能电子和o、oh等活性粒子可与各种污染物如co、hc、nox、sox、h2s、rsh等发生作用,转化为co2、h2o、n2、s、so2等无害或低害物质,从而使废气得到净化。它可促使一些在通常条件下不易进行的化学反应得以进行,甚至在极短时间内完成,故属低浓度vocs治理的前沿技术。 

    1.2 协同作用机理 

    低温等离子体和催化协同作用处理废气的主要原理如下:等离子体中可源源不断地产生大量极活泼的高活性物种,这在普通的热化学反应中不易得到,这些活性物种(特别是高能电子)含有巨大的能量,可以引发位于等离子体附近的催化剂,并可降低反应的活化能。同时,催化剂还可选择性地促进等离子体产生的副产物反应,得到无污染的物质。但是目前国内外在等离子体和催化协同作用机理方面的分析和研究比较少,在这方面的认识还远远不够。 

    有学者认为,固相催化剂的活性是由它们的化学和物相组成,晶体结构以及活性比表面所决定。在等离子体的作用下,催化剂表面将形成超细颗粒(平均颗粒直径为5-500nm,比表面约为100 m2/g),这将大大增加催化剂的比表面积,并且破坏催化剂的晶体结构,拥有更多的空穴,从而导致高的催化活性。相比普通的催化剂,等离子体作用后的催化剂有如下独特之处:①具有高度分布的活性物种,②能耗减少,③加强了催化剂的活性和选择性,延长了催化剂寿命;④缩短了制备时间。另外,等离子体的作用可促进催化剂中的组分均匀分布,降低对毒物的敏感程度。这些特性将使得等离子体—催化技术有更大的应用前景。 

    2. 研究进展 

    欧美和日本等国对低温等离子体催化技术的研究开展得比较早,主要把该技术应

用于脱硫脱硝、消除挥发性有机化合物、净化汽车尾气、治理有毒有害化合物等方面。目前,很多国家的学术机构、政府和商业机构都在积极地开展此类研究。近年来,国内有很多学者在等离子体烟气脱硫脱硝、汽车尾气净化、有机废气处理等方面取得了较多实验结果,在这方面的研究已比较成熟。 

    3.1 处理vocs进展 

    国内外大量研究表明,等离子体-催化协同作用相比单个作用时能大大增强净化效果。kang m等人在常压下用等离子体/tio2催化体系去除苯,催化剂的质量百分比为3%,苯的浓度为1000 mg/m3,在仅有氧气等离子体没有tio2催化剂时,40%的苯分解;在tio2/o2等离子体下,脱除率达到70%;在o2等离子体中,tio2负载于γ-al2o3上时甲苯的转化率达到80%。 

    futamura s等[2]对有害大气污染物(hap)在低温等离子体化学处理中金属氧化物的催化活性进行了研究,在没有mno2作催化剂时,苯的摩尔转化率为30%,而在有mno2作催化剂时,苯的摩尔转化率可以大大提高。franeke k p等人[3]研究指出,在仅有催化剂时,20%的dce(二氯乙烯)转化成co2;仅放电条件下,转化70%的dce;只有当两者协同作用时,有90%的dce被去除,并且co2为主要氧化产物。

    秦张峰等[4]应用低温等离子体催化净化甲苯废气,采用了含cuo、pd、pt 等活性组分的催化剂,当反应气流速为50-500 ml/min,甲苯初始浓度为2000-20000 mg/m3时,甲苯去除率为70%-95%,脱除量可达110 mg/h。李锻等[5]将双极性脉冲高压引入介质阻挡反应器对氯苯和甲苯的分解特性进行了实验研究,而以冯春杨[6]、晏乃强[7]和黄立维[8]等人开展了脉冲电晕去除多种有机废气的研究,初始浓度为76.8 mg/m3,苯的去除率达到61.4%,并对比了线—筒式和线—板式二种反应器对甲苯的去除率,在以mn、fe等作为催化剂时,可使去除率提高,催化剂活性的排序为mn>fe>co>ti>ni>pd>cu>v,在去除各种有机废气中,甲醛最易去除,二氯甲烷最难,甲苯、乙醇、丙酮则处于其间。 

    3.2 处理氮氧化合物进展 

    rajanikanth b s等[9]人对模拟气体在等离子体放电催化中nox的去除进行了实验研究,指出介质填充床的存在可使no在低电压下有更高的去除效率。实验对三种不同的催化剂(al2o3、batio3、al2o3 + pd)进行了探讨,发现batio3颗粒在气体组成为no、o2、n2以及no在n2中时有更高的去除效率。在no的初始浓度为265 mg/m3时,no的去除效率几乎达到99%。在模拟汽车尾气(组成为no∶o2∶co2∶n2 )中,相比其他介质,涂了pd的al2o3催化剂有更高的no去除效率,在室温下no去除效率相当于300℃甚至更高温度下尾气在惯常催化剂作用下的效率。 

    franeke k p等[10]研究指出,仅在放电条件下,部分no被氧化成no2;在仅有氨作为还原剂,沸石作为催化剂时,可去除20%的no;当等离子体置于催化之后,仅少量no氧化成no2;放电置于催化之前,约50%no被去除;而当等离子体靠近催化放置时,有超过80 %的no转化成n2。 

    3.3 净化机动车尾气进展 

    为实现美国环保局(epa)提出的机动车尾气中nox必须还原90%以上的目标,等离子体协同的催化体系在治理机动车排气方面有了很大进展。目前,用该项技术nox的还原效率可达到65%以上,同时,该项技术还可脱除92%~96%的颗粒物,去除甲醛40%以上。 

    美国学者指出,在富氧废气中采用低温等离子体技术处理汽车尾气,可使no在o2和碳氢化合物的协同作用下转变为no2。而随后的金属氧化物催化剂可使no2转化为n2。该方法强化了机动车排气中氮氧化物的还原,特别是那些有相对较高硫含量的汽车尾气。miessner h等[11]也指出,scr和低温等离子体相结合净化机动车排气,加强了整体反应,在相对低的温度下就能有效地去除nox。al2o3和zro2作为催化剂的加入,促

进了反应向有利方向进行。当供给每个no分子30 ever的能量,温度为300℃,气速为20000 /h时,500 mg/m3的no能还原一半以上。 

    国内学者发明了一种后置式汽车尾气净化器,尾气经锥体分散后进入电场的催化剂中,在低温等离子体和催化剂的协同作用下,尾气净化率大大提高。该净化器一方面可使催化剂活性增加,转化率提高;另一方面可避免催化剂烧结,从而降低汽车尾气中有害气体的排放。与现有技术相比,该净化器具有以下优点:①将低温等离子体技术与催化技术相结合,技术得到升级;②适用于各种车型,不受汽车的原始排放限制,不同于现有的三元催化装置;③没有起燃温度限制,对冷车启动同样有效,且适用范围广;④结构紧凑,设计独特、新颖。 

    3. 展望 

    低温等离子体技术应用的可行性和条件试验已较充分,也有了大量理论基础,已为这项工艺简单、适用性强、流程短、能耗低、易于操作和自动化的新技术早日工业化打下了充分的基础。但在低温等离子体技术与催化协同作用方面研究较少,是一项全新的处理技术,二者相结合,等离子体场产生高能量活性粒子,促进催化反应,减少能耗;催化主导反应方向,让反应具有选择性,并能大大减少反应副产物,该技术被认为在处理vocs、氮氧化物、机动车尾气方面都有着广阔的发展前景,但实际应用还很不成熟,必须投入足够力量进行更加深入的理论和实践研究。 

    参考文献 

    [1] 吕唤春, 潘洪明, 陈英旭. 低浓度挥发性有机废气的处理进展[j]. 化工环保, 2001, 21(6):324-327. 

    [2] futamura s, zhang a h, einaga h, etal. involvement of catalyst materials in nonthermal plasma chemical processing of hazardous air pollutants[j]. catalysis today, 2002, 72:259-265. 

    [3] francke k p, miessner h, rudolph r. plasmacatalytic processes for environmental problems[j]. catalysis today, 2000, 59:411-416. 

    [4] 秦张峰, 关春梅, 王浩静, 等. 有害废气的低温等离子体脱出研究[j]. 宁夏大学学报, 2001, 22(2):201-210. 

    [5] 李锻, 刘明辉, 吴彦, 等. 双极性脉冲高压介质阻挡放电降解氯苯和甲苯[j]. 中国环境科学 2006,26:23~26. 

    [6] 冯春杨,赵君科. 脉冲电晕技术在处理挥发性有机化合物中的应用研究[j]. 安全与环境学报, 2004,4(1):59~61. 

    [7] 晏乃强,吴祖成,谭天恩. 脉冲电晕放电治理有机废气的研究—放电反应器结构[j].上海环境科学,2000,19(6): 278~281. 

    [8] 黄立维, 林鑫海, 顾巧浓, 等. 电晕-吸收法治理甲苯废气实验研究[j]. 环境科学学报,2006, 26(1):17~21. 

    [9] rajanikanth b s, rout s. studies on nitric oxide removal in simulated gas compositions under plasma-dielectric/ catalytic discharges[j]. fuel processing technology, 2001, 74:177-195. 

    [10] francke k p, miessner h, rudolph r. cleaning of air streams from organic pollutants by plasma-ca

第4篇：等离子体物理范文

【关键词】等离子体；空气净化；污染物

0.引言

众所周知，随着私家车的普及，城市的道路环境状况越来越令人担忧，发动的汽车所排出的尾气中，混杂有氮氧化合物、碳氢化合物、铅烟、碳烟等多种有害有毒物质。再加上交通路口的频繁停车、起步和怠速运行造成的燃油不完全燃烧，排放的尾气中的有毒有害物质的浓度更高。所以该地段被汽车行驶带起的尘埃中吸附了大量的铅粒、碳烟和有毒的化学物质，使长期工作在上述环境中的环卫人员、交通警察深受其害。

1.等离子空气净化器的工作原理

物质的存在状态随着温度的上升一般会呈现出固态、液态、气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，它与固态、液态和气态物质比较有不同的物理和化学性质。等离子体按等离子体焰温度分为高温等离子体和低温等离子体其中，按重粒子温度水平还可以分为热等离子体和冷等离子体。非平衡等离子体产生方法主要有低气压辉光放电法、电子束照射法、介质阻挡放电法和电晕放电法等。

本装置选择电晕放电法，作为非平衡态等离子体处理废气技术的具体实现方法中的一种，脉冲电晕放电激发等离子体化学反应过程，目前被认为是去除气相有害物质的很有前途的方法。其基本原理是在室温、常压条件下，由前沿陡峭、脉宽窄的脉冲高压，在电晕线极附近产生激烈的脉冲电晕放电，利用脉冲电晕放电产生的高能电子同废气中气体分子作用而产生丰富的离子和自由基等活性粒子，这些活性粒子再同污染物分子发生氧化或还原反应生成低毒性的无机小分子化合物。由于脉冲上升时间短，只能使电子能量剧烈增加，而离子和原子之类的重粒子其温度可降低至 300K，形成低温等离子体。因为电子与电子之间处于同一热力学平衡态，这就意味着电子具有足够高的能量以使反应物分子激发、离解、电离，反应体系又得以保持低温，这样设备投资少，节省能源。

等离子体空气净化器工作原理分为三个部分：

1.1预荷电集尘

其基本原理是利用极不均匀电场，形成电晕放电，产生等离子体，其中包含的大量电子和正负离子在电场梯度的作用下，与空气中的颗粒污染物发生非弹性碰撞，从而附着在上面，使之成为荷电离子，在外加电场力的作用下，被集尘极所收集。静电集尘是一个物理过程，在这个过程中，对悬浮在空气中直径小于100μm 的总悬浮颗粒和直径小于 10μm 的可吸入颗粒有较高的清除效率。

1.2催化净化

以高能电子与气体分子碰撞反应为基础，利用前后沿陡峭的脉冲高电压，形成高频脉冲电晕放电，在一定空间产生非平衡态低温等离子体。其催化净化机理包括两个方面，在产生等离子体的过程中，高频放电产生的瞬时高能量，打开某些有害气体分子的化学键，使其分解成单质原子或无害分子。等离子体中包含了大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键生成单原子分子和固体颗粒，同时产生的大量自由基和氧化性极强臭氧与有害气体分子发生化学反应生成无害产物。催化净化可以清除空气中绝大部分碳氧化物、氮氧化物、碳氢化合物和其他一些有害气体分子。

图1 NO转换示意图

1.3负离子发生

在产生等离子体的同时，也会产生大量的负离子。利用放电的方法，产生负离子，在风力驱动下，将其扩散到室内空间。负离子一方面调节了空气中的离子平衡，另一方面，它还能有效地清除空气中的污染物。高浓度的负离子同空气中的有毒化学物质和病菌悬浮颗粒物相碰撞使其带负电。则这些带负电的颗粒物就会吸引其周围带正电的颗粒物。这种积聚过程一直持续到颗粒物的重量足以使它降落在地面为止。

2.等离子空气净化器结构

等离子空气净化装置既是负离子产生源又是空气净化装置。主要构件是负电晕放电区和通风风扇。电晕线上加有负高压，形成负电晕放电，在其周围形成空间电荷区，产生大量的负离子，负离子随着气流进入室内，起着空气质量调节和净化作用，负直流高压电源接到电晕线上，对地线开始电晕放电，脉冲电源图如2所示。

图2 脉冲电源电路

电晕线周围的空气在高压下电离，其中，正离子在强大的负电压电场下，被吸引至电晕线上，负离子则向正极方向移动，在风机的作用下，进入到外部空气，部分与空气中的粉尘结合，迅速下降，起到净化空气的作用。在负电晕放电过程中除产生负离子外同时产生臭氧，从而影响了室内负离子空气净化器的推广使用。

本装置使用电晕线加热的方法抑制负电晕放电过程中臭氧产生和降低负离子发生器的臭氧浓度，其原理是：电晕线加热，使电晕线温度升高，降低电晕线内金属原子与表面的势能差，减小电子从原子外层脱出的逸出功，使外层电子在较低能量作用下，就从原子中脱出，飞出电晕线表面等离子发生器的两个主要性能参数是负离子浓度和臭氧浓度。负离子浓度决定着净化效率，负离子浓度、臭氧浓度、电晕电流随着放电电压的升高增加，加热可以提高负离子浓度、增加电晕电流，而降低臭氧浓度。

3.等离子空气净化装置的优点

等离子体是一种聚集态物质，其所拥有的高能电子同空气中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应，并在反应过程（下转第53页）（上接第51页）中产生多种活性自由基和生态氧，即臭氧分解而产生的原子氧。活性自由基可以有效地破坏各种病毒、细菌中的核酸，蛋白质，使其不能进行正常的代谢和生物合成，从而致其死亡；而生态氧能迅速将多种高分子异味气体分解或还原为低分子无害物质。另外，借助等离子体中的离子与物体的凝并作用，可以对小至亚微米级的细微颗粒物进行有效的收集。空气中负离子的含量是空气质量好坏的关键。负离子不仅可高效杀灭家居空气中因长期密闭而日趋增多的烟雾、灰尘、细菌，更可中和空气中的正离子，活化空气，改善肺功能，改善心肌功能，改善睡眠，促进新陈代谢，增强人体抗病能。基于分子重组原理的新一代的空气净化器，利用等离子体技术，不仅具有对室内颗粒污染物的一个净化功能，而且对于气态污染物，通过破坏分子间的键能，有效地分解气态污染物，从而达到了净化空气的作用。 [科]

【参考文献】

[1]高立新，陆亚俊.室内空气挣化器的现状及改进措施[J].哈尔滨工业大学学报，2004，36（02）.

[2]李杰，刘林茂，王海军等.电晕线加热降低负离子空气净化器臭氧浓度的实验研究.环境科学学报[J].1996（07）.

第5篇：等离子体物理范文

自改革开放以来，我国的社会经济取得了令人瞩目的发展成绩，人民的生活水平得到了快速的提高。然而，在经济快速发展的同时，严重的环境污染问题也得到了人们的重视。随着人们环保意识的加强，我国的环保事业也得到了良好的发展，并建立起了一套较为完善的法律体系，国家对于环境保护的投入也在日渐加大，形成了一套有效的污染治理体系。但在化工行业，这种环境污染问题并未得到彻底的解决，污染治理问题仍然存在，治理技术研究发展的任务仍然较为繁重。

一、我国化工行业存在的污染治理问题

1、化学工业废水污染

在化工行业生产过程中，通常会产生大量的废水或液体废弃物，同时，在清洗包装容器和生产设备时也会产生大量的废水。化工生产过程所产生的废水或液体废弃物不仅会对环境造成严重的污染，而且其中的有毒物质也会严重危害人体的健康。还有些化工废水虽然不会对人体造成直接的影响，但是会使自然水环境变差，导致水中产生臭味、增加耗氧量、色泽变差，水环境的恶化会影响水生物的生活环境，如亚铁盐、亚硫酸和其他硫化物这类还原性的无机物或其他化学氧化物和生物氧化物都会大量消耗水中的营养物质，使水体富营养化，从而危害水生物的正常生长。

2、化学工业废气污染

大气污染物通常可以划分为气溶胶装污染物和气体污染物两种。气体污染物一般是指烃类、氯化氢、氯气、氮的氧化物、硫化氢、硫的氧化物和碳的氧化物等。其中的甲烷、一氧化二氮、氯氟烃和二氧化碳等都会造成气温升高，产生全球性的温室效应。而温室效应会对全球的蒸发体系和降雨情况造成一定程度上的改变，从而影响大气环流，造成粮食和其他农业资源的减少，最终将海水流引入富营养地区，使渔业减产，海洋生物大量死亡等。另一方面，全球气温升高也会加速冰川融化速度，使海水变暖、海平面上升，甚至淹没沿海地区的土地，使人类的生存范围减小，最终给人类带来毁灭性的灾难。

3、化学工业废弃物污染

化工行业所产生的固体废弃物主要涉及：橡胶碎屑、废塑料以、污泥硼渣、盐泥、铬渣、汞渣、磷渣、煤气炉渣、碱渣、电石渣和酸矿渣等。以常见的“白色污染”（即塑料型材的污染物，这些污染物通常不可降解且无法回收，会严重污染城市的生态环境和景观）为例，随着世界范围内塑料生产的快速发展，塑料污染已经逐渐成为了城市环境污染的主体，占城市污染物总量的60%以上，所以，废弃物污染也是化工行业污染主要的污染源。

二、化工污染治理技术与发展前景

1、超临界流体

超临界流体是指超出物质自身临界压力或者临界状态情况下的流体。超临界流体是一种气体与液体共存的边缘性状态，具有特殊的化学和物理性质，既具有气体的较大的扩散系数和粘度，也具有液体的密度，这种特性会大幅度地提高超临界流体的分离速率和运动速度。同时，超临界流体还具有较大的压缩性，细微的压力和温度变化都会造成超临界流体很大的密度改变。而其自身的高密度也增强了超临界流体的物理性质，可以作为物理分离的溶剂使用。还可以在一定程度上降低化学反应所需的问题，提高其速度。超临界水和二氧化碳都具有十分稳定的化学性质，且价廉、不燃烧、无臭、无毒，是化工生产中常用的几种超临界流体。超临界流体二氧化碳可以用于各类非例子的溶剂中来分散染料，从而解决化工生产过程中产生的污染问题。这主要是因为超临界流体能够净化土壤环境，产生无毒性的残留物，能够降低空气污染程度。

2、等离子体

等离子体是中性粒子、自由基、离子和电子所形成的一种导电性流体。这个体系呈现出电中性，与普通气体具有不同的化学性质，易受到电场和磁场的影响，也被称作是第四态物质。根据中性气体温度和热力学性质的差别，等离子体通常可以划分为低温等离子体和高温等离子体。低温等离子体通常又被分为燃烧等离子体、冷等离子体和热等离子体三种。按照高能电子来源的不同，也可划分为脉冲电晕法等离子体和电子束照射法等离子体。等离子体具有较高的能量密度和温度，能够分离出活性成分，从而引发一般化学反应中难以实现，甚至无法实现的化学或物理反应。低温等离子催化剂能够将空气中的二氧化碳还原，使其变成单质硫，其脱硫率能够达到80%左右，且还原温度更低，脱硫更加彻底，能够有效减小硫对空气的污染。

3、离子液体

离子液体也叫做室温离子液体，是指在室温条件下呈现为液体的物质。离子液体的特点通常表现为：几乎无蒸汽压，液态状态下的温度范围大，能够溶解很多金属配合物、无机化合物以及有机化合物等，也能够溶解o2、co和 h2这类的气体。离子液体最突出特点在于不会挥发到空气当中，从而对环境造成污染。离子液体能够在有机合成过程中起到溶剂与催化剂的双重作用，这样能够大大减少挥发性有机溶液和废催化剂对环境造成的污染。在化工生产过程中，精馏肥料能够快速转化为无污染的清洁燃料，如将芳基化合物类的物质转化为可燃烧的清洁燃料。现阶段化学工业专业已经研究出了用离子液体溶解化工废料的基本方法，如用核磷酸三丁酯、煤油和谁的混合溶剂来改变化工行业现有的核燃料加工系统。化工生产所产生的精馏废料能够通过离子液体转化为清洁染料，从而降解废旧的聚碳酸酯光盘，减少环境污染，其产物是清洁无毒的碳酸二苯酯。

三、总结

第6篇：等离子体物理范文

关键词 水稻种子；等离子体；处理；生物学性状；产量；影响

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）01-0033-01

等离子体处理种子是一项新技术，是物理方法在农业中的应用[1-3]。等离子体是物质存在的第4种状态，处理后的作物种子，能够激活作物种子酶的活力，使作物表现出较强的抗逆性和生命力，提高作物产量，增产增收效果明显，为农业增产增收开辟了新途径[4-10]。探索等离子体处理[11]水稻种子的效果，明确其对产量及产值的影响可为该区域水稻优质高产高效生产提供有力的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地点设在桦郊乡友谊村友谊社。试验田土壤为河谷平川沙壤质冲积土，供试土壤含碱解氮228 mg/kg、速效磷17.8 mg/kg、速效钾78 mg/kg、有机质39 g/kg，pH值5.7。供试水稻品种为通育315，由吉林省通化市农业科学院提供。供试水稻专用肥由吉林金穗肥料有限公司提供。

1.2 试验方法

试验设2个处理，分别为：等离子体处理水稻种子，剂量与次数为0.5A×2（A）；以未用等离体处理水稻种子作对照（CK）。6次重复，随机区组试验设计。苗床土为园田土与草碳土按3∶1比例混拌过筛，300 kg过筛土加2.5 kg水稻育苗调制剂混拌均匀。处理区与对照区施肥相同。

2 结果与分析

2.1 等离子体处理水稻种子对其生物学性状的影响

由表1可知，处理A的出苗期比CK提前1 d，秧苗茎叶干重和秧苗根系干重分别比CK多0.339 5 g/百株和0.217 5 g/百株，秧苗株高、秧苗根长、秧苗根数、分蘖期株高、分蘖株数分别比CK高2.3 cm、1.3 cm、2.2条、0.6 cm、0.9株/穴，秧苗叶龄指数、收获期株高与CK无差异。

2.2 等离子体处理水稻种子对其产量及产值的影响

由表2可知，处理A的穴穗数、穗粒数、结实率比CK分别多1.1穗/穴、7.0粒、2.2个百分点，穗瘪粒数、结实率、千粒重与CK无差异，产量比CK增产744.75 kg/hm2，增幅为11.06%，比CK增收1 980.83元/hm2。

3 结论

试验结果表明，等离子体处理水稻种子，可以明显提早水稻出苗期，增加秧苗百株茎叶干重和秧苗百株根系干重，提高秧苗株高、秧苗根长和分蘖期株高，增多秧苗根数和分蘖株数；同时提高每穴穗数、穗粒数，明显比对照增加产量744.75 kg/hm2，比对照增收1 980.83元/hm2。

4 参考文献

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第7篇：等离子体物理范文

(安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000)

【摘　要】利用激光溅射-超声分子束技术在反射式飞行时间质谱仪上研究了气相条件下Ni等离子体和甲醇、乙醇分子团簇的反应。实验中，直接用激光溅射Ni靶时观察到Ni的五种同位素离子（58Ni+、60Ni+、61Ni+、62Ni+、64Ni+），在Ni等离子体和甲醇分子团簇的反应中观察到Ni+(CH3OH)n、NiO+(CH3OH)n、NiCH2+(CH3OH)n、H+(H2O)(CH3OH)n、四种团簇正离子，在Ni和乙醇分子团簇的反应中观察到Ni+(C2H5OH)n、NiCH2+(C2H5OH)n、NiC2H4+(C2H5OH)n、H+(H2O)(C2H5OH)n四种团簇正离子。重点研究了Ni和甲醇团簇反应的产物离子在不同的激光延时、激光能量、载气压力条件下对团簇产物种类和尺寸的影响及团簇产物的变化规律，并对团簇产物离子的形成机理进行了解释。

关键词 团簇；飞行时间质谱；激光延时；激光溅射

Experimental Study on the Reaction of Metal Ions Ni+ with Methanol and Ethanol Clusters by Mass Spectrometry

LUO Tao　XIE Ya-Jing　ZHOU Hao　TANG Xiao-Shuan

(College of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu Anhui 241000)

【Abstract】Using laser ablation-supersonic molecular beam technique on a reflective time of flight mass spectrometer to study the reaction of gas phase Ni plasma and methanol, ethanol molecule clusters. In the experiment, Five species of Ni isotope ions 58Ni+,60Ni+,61Ni+,62Ni+,64Ni+ are observed when the Ni target is directly sputtered by Laser. In the Experiment on Ni plasma and methanol molecule clusters, five kinds of positive ion clusters Ni+(CH3OH)n, NiO+(CH3OH)n, NiCH2+(CH3OH)n, H+(H2O)(CH3OH)n are observed. In the reaction of Ni plasma and ethanol molecule clusters, four species of positive ion clusters Ni+(C2H5OH)n, NiCH2+(C2H5OH)n, NiC2H4+(C2H5OH)n, H+(H2O)(C2H5OH)n are observed. The Focus is on the products of reaction of the ion clusters of Ni and methanol in different variation of the delay of laser, laser energy, Carrier gas pressure conditions on the type and size of the product cluster and the cluster impact product, the formation mechanism of cluster product ions are also explained.

【Key words】Clusters；TOF-MS；Laser delay；Laser ablation

基金项目：安徽高校省级自然科学研究项目(KJ2012A134)。

作者简介：罗涛（1988—），男，硕士研究生，主要研究方向为环境分子光谱。

通讯作者：唐晓闩。

0　引言

自从20世纪60年代以来，随着质谱和分子束技术的发展以及激光的出现，分子团簇的研究越来越广泛。研究过渡金属与有机分子在气相中的相互作用，可以了解金属离子作为活化中心的催化行为，帮助人们制造高活性的催化剂。过渡金属Ni的抗腐蚀性很好，常用于合金和催化剂，它的物理性状，聚集形式和聚集体的尺寸能够影响其反应性能和选择反应性。甲醇和乙醇作为重要的化工基础原料，在碳氢有机化合物的合成、分解、氧化还原反应过程中起到中间体和前驱体的作用。目前有关Ni离子与醇类分子团簇反应的理论和实验研究多见报道[1-15]。2004年由牛冬梅用激光溅射-分子束技术研究了用激光溅射分子束技术研究了气相中Ni的等离子体与甲醇分子团簇的反应。观察到Ni+(CH3OH)n、NiO+(CH3OH)n、H+(CH3OH)n、H3O+ (CH3OH)n四个种类的团簇正离子和CH3O-(CH3OH)n(n≤25)一种团簇负离子[16]。发现NiO+(CH3OH)n是由Ni+(CH3OH)n团簇内的脱甲烷反应生成的,而H+(CH3OH)n、H3O+(CH3OH)n主要是激光等离子体中的电子与甲醇团簇碰撞电离产生的。张福义等进行了激光溅射Ni+与丙醇等分子反应[17]研究发现并解释了Ni+与丙醇分子的缔合物Ni+C3H7OH脱去中性的H2、H2O、CH3OH分别生成C3H6O+Ni、NiC3H6+、NiC2H4+的现象。

1　实验装置和过程

本实验是在一套脉冲射流-激光电离-反射式飞行时间质谱仪上进行的（如图1）。

实验中，分别将甲醇和乙醇加入样品室，通过样品室的载气（氩气）与样品充分混合后，在脉冲阀（General Valve）的作用下喷出，在束源室内形成超声射流分子束，经直径为0.5mm喷嘴的脉冲阀喷出。激光器产生的波长为355nm的激光在经过焦距为300mm的透镜的聚焦后，在金属靶的表面溅射产生金属离子或团簇，与随后到来的分子束发生反应，反应后产生的离子信号先经排斥极和加速极加速，再经过1.05m的自由飞行区，最后在反射电场的作用下经过反射区到达两块微通道板（MCP）被接收和放大，到达收集极（MCP后面的平板）。电子信号经过电容器耦合以后输入到数字存储示波器，然后再通过计算机进行数据的采集和处理。在整个实验过程中，触发脉冲阀开启、激光器触发、触发脉冲高压和触发示波器谱信号以及四者之间的相对延时和脉冲的时序均由脉冲发生器DG535（Stanford Research）来控制。

2　实验结果

2.1　激光直接溅射Ni金属靶

从图2可以看出激光直接溅射Ni靶时，除峰值信号58Ni+外还产生了Ni的其它四种同位素离子信号。

2.2　激光溅射Ni和甲醇分子团簇的反应

图3是用波长为355nm的激光溅射镍金属靶与甲醇分子团簇的反应得到的几种产物离子。从图可以看出产物离子包括，58Ni+(CH3OH)n（n=0-6），NiO+(CH3OH)n（n=1-5），NiCH2+(CH3OH)n（n=1-5），H+(H2O)(CH3OH)n（n=3-7）。其中58Ni+(CH3OH)n信号最强。

2.3　不同的激光延时条件下产物离子信号

图4是通过改变激光延时（作用于分子束的位置不同）得到的产物离子信号。随着激光延时的增加，信号强度先增强后减弱，在激光延时为40us和90us时产物离子信号强度较弱，产物种类较少，在激光作用于分子束中间时（激光延时为65us）产物的离子种类最多，信号最强。分析其原因，脉冲阀每次喷射的气样在流经离子-团簇反应腔中激光烧蚀产生等离子体的位置时，其压力可能经历了一个从小到大再小的过程，将脉冲阀每次喷射的气样看作一个整体，在气样的中段有最大的压力，分子数密度最大，非常有利于产生团簇离子，而在气样的前段和后段，压力又变小，分子数密度也小不利于产生团簇离子。这样在气样流过反应腔时，其压力和分子数密度的变化会影响到激光溅射产生的等离子体和分子束的反应，从而导致产生的团簇离子的不同。

2.4　不同的激光能量条件下产物离子信号

图5是通过改变激光能量得到的产物离子信号，从图中可以看以看出随着激光能量的增大产物离子信号强度并没有一直增强而是先增强后减弱。在激光能量为1.8mj时产物离子的信号最强，种类最多，尺寸最大。分析其原因，我们认为激光能量较低时等离子体中的离子、电子等初动能较小和分子束有效碰撞较少，激光能量很大时，产物离子会相互碰撞产生碎片这都不利于产生团簇离子，只有在激光能量在一个恰当的值时才会产生多种团簇离子和较强的离子信号。

2.5　不同的载气压力条件下产物离子信号

图6是通过改变载气压力得到的产物离子信号，从图中可以看出随着载气压力的增大产物离子的尺寸、信号强度、离子种类有明显的增强增多。分析其原因，我们认为增大载气的压力，导致每次喷出的脉冲分子束的压力增大，分子数密度增大，有利于形成大的团簇离子。

2.6　激光溅射Ni和乙醇团簇的反应

从图7可以看出激光溅射Ni和乙醇分子团簇反应的产物离子有58Ni+(C2H5OH)n（n=0-3）、NiCH2+(C2H5OH)n（n=0-2）、NiC2H4+(C2H5OH)n（n=0-2）、H+(H2O)(C2H5OH)n（n=1-4）。其中58Ni+(CH3OH)n 、NiCH2+(C2H5OH)n信号较强，NiC2H4+(C2H5OH)n、H+(H2O)(C2H5OH)n次之。

3　分析和讨论

在本实验中的所有产物离子我们认为它们是通过一定的反应通道形成的。对于所有团簇产物离子中Ni+(CH3OH)n、Ni+(C2H5OH)n很容易生成且团簇的尺寸较大。我们认为它可能是通过以下通道形成

Ni++ (CH3OH)n —Ni+(CH3OH)n（1）

也可能是

Ni+(CH3OH)n —Ni+(CH3OH)m+(CH3OH)n-m（2）

而Ni+(C2H5OH)n的形成类似于以上过程

对于H+(H2O)(CH3OH)n的形成，我们认为通过以下通道形成

e+(CH3OH)n——(CH3OH)n++2e（3）

(CH3OH)n++2e——H+(CH3OH)n-1+2e+CH3O（4）

H+(CH3OH)n-1——H+(H2O) (CH3OH)n-3+CH3OCH3（5）

H+(H2O)(C2H5OH)n的产生与H+(H2O)(CH3OH)n类似。最后，NiO+(CH3OH)n、NiCH2+(CH3OH)n的产生我们认为是生成Ni+(CH3OH)n后发生了团簇内部脱CH4、脱H2O之后形成的；NiCH2+(C2H5OH)n、NiC2H4+(C2H5OH)n的产生是生成Ni+(C2H5OH)n后发生了团簇内部脱CH3OH、H2O之后形成的。

4　结论

在激光溅射Ni和甲醇、乙醇反应的实验中都发生了Ni+和甲醇、乙醇的直接结合相应形成Ni+(CH3OH)n、Ni+(C2H5OH)n；都发生了团簇内部脱H2O相应形成NiCH2+(CH3OH)n、NiC2H4+(C2H5OH)n；都发生了激光等离子中的电子和团簇碰撞电离相应生成H+(H2O)(CH3OH)n、H+(H2O)(C2H5OH)n；都发生了团簇内部脱去中性分子，Ni+(CH3OH)n 团簇内脱CH4生成NiO+(CH3OH)n，Ni+(C2H5OH)n团簇内部脱CH3OH生成NiCH2+(C2H5OH)n。团簇离子的种类、尺寸、强度与等离子体作用在分子束的位置有关，当等离子体作用在分子束中间时，产物离子的强度和尺寸都有增大的趋势，离子的种类也随之增多。产物离子的尺寸、种类与激光能量有关，在一定范围内随着激光能量的增大，离子小团簇的尺寸和种类增大增多，激光能量太大不利于大团簇的生成和稳定存在。团簇离子的尺寸还和载气压力有关，增大载气压力，团簇的尺寸有增大的趋势。

参考文献

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第8篇：等离子体物理范文

关键词：化学观念；微粒观；微粒间作用力；晶体

文章编号：1008-0546（2014）04-0009-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、问题提出

化学观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过化学学习后在头脑中留存的，在考察相关的化学问题时所具有的基本的概括性认识。它决定着学生对化学知识的深入理解和灵活应用，对提高学生的科学素养具有重要的价值。因此，化学教学不能只停留在对具体事实性知识和概念、原理的定义内容的教学，更要关注具体性知识背后的化学基本观念。

化学学科区别于其他自然学科最基本的特征是什么？化学是一门在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，所以“微粒观”是重要的化学基本观念之一，从微观视角认识和考察物质世界也是学生学习化学后应掌握的重要思维方法。高中化学可从两个方面认识和建构物质的微粒观，一是物质是由原子、分子或离子等层次的微粒构成的，强调微粒的大小、间距、数量和重组，以及微粒的结合方式、顺序、空间排列和作用力；二是化学反应是原子、分子、离子等层次的微粒之间的相互作用，如离子反应中的离子重组，氧化还原反应中的电子转移等等[1]。

苏教版教材提供了大量的“微粒观”教学内容，如：丰富多彩的化学世界、原子的构成、微粒之间的相互作用、从微观结构看物质的多样性、化学能与电能的转化等等。其中，《化学2》专题1“微观结构与物质的多样性”第三单元“从微观结构看物质的多样性”，该单元以同素异形现象、同分异构现象、不同类型的晶体，帮助学生认识和建立物质多样性与微观结构的关系的基本观念。教材“不同类型的晶体”从构成晶体的微粒、微粒间作用力的类型不同，使学生认识微观结构与物质多样性的关系。

二、“不同类型的晶体”教学论问题分析

1. 两种基本认识

（1）物质是由微粒组成的，微粒间存在相互作用力

物质的形态和种类多种多样，从化学元素组成来说，都是有百余种元素所组成；从结构上，都有统一的基本粒子结构。所谓结构就是物质的组成要素之间的关系，如原子是怎样形成分子和晶体的？分子与分子之间是如何影响的？这种关系，反映着物质分子中原子之间直接或间接的相互作用。用化学术语来说，这种关系就是“键”。物质分子中直接联结的原子之间因形成离子键或共价键而发生相互作用；不直接联结的原子之间通过分子间相互作用力、氢键等发生相互作用[2]。这两种力的强弱是不同的。

（2）微粒是运动的和变化的

物质是微粒组成的，微粒是运动的，有间隔的。在固态、液态、气态物质中，微粒的运动方式、微粒之间的距离是不同的。不同聚集状态的物质微观结构上的差异导致了物质性质的不同。如二氧化碳气体，微粒间的距离很大，CO2分子可以自由移动，在降低温度、增大压强时，由于分子间的作用力，二氧化碳可凝结成固态晶体，CO2分子只能在固定的位置上振动。同理，若给CO2晶体加热，提供了能量，CO2分子破坏了分子间作用力，可以自由移动，但CO2分子内的化学键是没有变化的。

2. 学生认识发展障碍点分析

由氯化钠、金刚石和干冰等典型晶体，非常有限地扩展到常见物质，使学生的认识发展存在一定的障碍点：常见物质晶体类型的判断；由微粒间作用力说明晶体的性质等。

（1）不同晶体是由不同微粒构成（同种微粒也可以形成不同晶体），晶体与物质的类别关系

学生学习了同素异形现象和同分异构现象后对物质世界的多样性有了初步了解，并且知道物质是由原子、分子、离子构成，微粒之间存在不同的作用力：离子键、共价键、分子间作用力。但在学习过程中会遇到原子还是分子的区分，例如石英晶体中是原子连结而不是分子连结，有没有分子？微粒之间通过什么作用力而形成晶体？学生难以判断具体物质属于哪种晶体以及晶体类型与构成微粒、微粒间作用力之间的关系。

（2）晶体熔化或气化，破坏何种作用力

在共价键的学习中，学生已建立起“物质发生化学反应的本质是旧键的断裂与新键的形成”的观念，认为物质发生变化时化学键就会发生变化。如干冰气化时需要破坏什么作用力？ 干冰晶体的化学性质是活泼还是稳定取决于哪一种作用力？干冰晶体的熔沸点高低、硬度大小等物理性质取决于哪一种作用力？这种认识判断的模糊在于没有真正认清微粒间的作用与物质性质的关系。

三、基于观念建构的教学设计

1.以观念建构为本的教学内容分析

“微观结构与物质多样性的关系”是本节内容的核心观念，从微粒的结合与排列分析同素异形现象、同分异构现象、晶体类型及其性质，从晶体微粒及相互作用力分析晶体的多样性。其知识间的层级关系如图1和图2：

2. 以观念为本的教学设计

不同类型晶体的“微粒观”建构，要充分利用晶体模型，分析晶体的构成微粒与微粒间作用力；物理性质与微粒间作用力的关系；晶体类型与物质类别的关系。教学过程中采用模型展示、问题驱动、学生自主建构与教师引导相结合，学生能从晶体模型的分析认识晶体的构成微粒与微粒间作用力，理解结构决定性质。从而促进学生基于微粒观建构下的“不同晶体类型”的理解。关键活动设计如下：

（1）离子晶体

[实验]测量熔融氯化钠和氯化钠晶体的导电性，分析NaCl晶体的构成微粒。

设计意图：通过实验引出氯化钠晶体中存在Na+和Cl-，并为氯化钠晶体熔化破坏何种作用力作好铺垫。

[展示]播放食盐晶体的图片及模型并旋转其模型，从各个方向观察立方体。

[问题1]（1）哪种微粒是Na+、Cl-？Na+和Cl-之间的作用力是什么？（2）氯化钠晶体中，Na+、Cl-的排列有什么规则？每个Na+周围吸引多少个Cl-？（3）氯化钠晶体结构中存在单个氯化钠分子吗？化学式NaCl表示什么意思？

设计意图：从构成微粒（微粒大小、排列规则、微粒间的作用力）认识离子晶体，考虑排列方式（离子球形，尽可能吸引相反离子），空间构型（与晶体形状不一定相同）。相反电荷之间存在作用力，再依据阴阳离子相对大小，引出吸引数量，最后得出氯化钠的化学式（结合选修教材：从晶胞的角度获得化学式），建构“阴阳离子通过离子键形成离子晶体，离子晶体中不存在单个分子”的观念。

[问题2]（1）NaCl晶体为什么不能导电？怎样才能导电？（2）为什么氯化钠晶体在水溶液或熔化状态能够导电？（3）氯化钠晶体熔化需要破坏什么作用力？

设计意图：从微粒间的作用力解释离子晶体的物理性质。建构“离子晶体的熔沸点、硬度、导电性等物理性质与离子键有关”。

[问题3]哪些物质是离子晶体？从物质类别（金属单质、非金属单质、离子化合物、共价化合物）来分，分别属于哪类物质？

设计意图：明确离子晶体与物质类别之间的关系，用以判断常见物质是否是离子晶体（不考虑配合物）。

（2）分子晶体

[展示]展示分子晶体（CO2）的图片及三维空间模型。

[问题4]（1）构成干冰的基本微粒是什么？化学式CO2表示什么？（2）CO2分子通过什么作用力结合成晶体？（3）以CO2、C60、Ne分子为例，从分子类型（单分子、多原子分子）、微粒间的作用力（分子内、分子间）分析分子形成晶体的过程。

设计意图：从构成微粒（分子种类、微粒间的作用力）认识分子晶体，建构两种观念：（1）微粒是运动的，有间隔的。在固态、液态、气态物质中，微粒的运动方式、微粒之间的距离是不同的。（2）原子通过共价键形成分子，稀有气体不需要化学键就能形成分子，分子晶体中存在单个分子，分子通过分子间作用力形成分子晶体。

[问题5]（1）取出一小块干冰，放在空气中直至全部气化，让同学们想象，晶体中和气体中的微粒成分，以及微粒之间的作用力。（2）干冰晶体的化学性质是活泼还是稳定取决于哪一种作用力？干冰晶体的熔沸点高低、硬度大小等物理性质取决于哪一种作用力？（3）固态或液态的CO2能不能导电？

设计意图：从分子间的作用力解释分子晶体的物理性质。建构“分子晶体的熔沸点、硬度、导电性等物理性质与分子间作用力有关”的观念。

[问题6]哪些物质是分子晶体？从物质类别来分，分别属于哪几类物质？

设计意图：明确分子晶体与物质类别之间的关系，用以判断常见物质是否是分子晶体。

（3）原子晶体

[展示]播放碳原子形成金刚石的过程。

[问题7]（1）构成金刚石晶体的微粒是什么？每个碳原子通过什么方式结合在一起？

（2）用Si代替C原子，分析硅晶体的形成；在硅晶体中，Si原子间插入O原子，分析二氧化硅晶体的形成。（3）什么是原子晶体？SiO2晶体中存在SiO2分子吗？化学式SiO2表示什么意思？

设计意图：从构成微粒（原子成键个数、排列规则、微粒间的作用力）认识原子晶体，从金刚石晶体到二氧化硅的晶体的衍变中建构 “原子通过共价健形成彼此连接的空间网状结构的原子晶体，原子晶体中不存在单个分子”的观念。

[问题8]（1）CO2和SiO2的一些物理性质（如下）有很大差异，为什么？

干冰：熔点-78.4℃；沸点-56.2℃

SiO2：熔点1723℃；沸点2230℃

（2）SiO2晶体熔化时，需克服什么作用力？熔化状态的原子晶体能导电吗？

设计意图：从微粒间的作用力角度解释原子晶体的物理性质。建构“原子晶体的熔沸点、硬度、导电性等物理性质与共价键有关”的观念。

[问题9]哪些物质是分子晶体？从物质类别来分，分别属于哪几类物质？

设计意图：明确原子晶体与物质类别之间的关系，用以判断常见物质是否是原子晶体。

（4）归纳与总结

[问题10]晶体类型与构成微粒、微粒间的作用力有什么关系？晶体类型与物质类别之间有什么关系？

设计意图：从微粒观的角度梳理晶体类型与构成微粒、微粒间作用力之间的关系（如图5）；从各种晶体实例中梳理晶体类型与物质类别之间的关系（如图6）。

四、讨论与建议

基于微粒观建构的教学最关键的步骤是：“微粒观” 教学论问题分析，注意学生已有的“微粒观”知识以及在进一步建构“微粒观”过程中认识的基本问题与认知障碍；“微粒观”建构为本的教学内容分析，要将“微粒观”的基本内涵内化在知识分析中；外显的教学环节设计，使教师明确每一步教学环节的设计意图是如何帮助学生将认识角度从宏观向微观、从现象向本质转变，丰富和发展学生从微观角度认识和理解晶体的结构与性质，逐渐将具体概念知识的学习转化为学生的化学观念。

参考文献

[1] 魏樟庆. 新课程高中化学“微粒性”观念的建构[J].化学教育，2008，（10）：14

第9篇：等离子体物理范文

等离子电视和液晶电视都属于平板电视机，但是之间有有一些不同。等离子电视和液晶电视的区别(1)有哪些呢？今天我们就从等离子电视和液晶电视的原理开始为大家详细讲解一下。 等离子电视和液晶电视的区别(1)有很多，根本上说是由于其工作原理的差别造成的。就目前的技术水平而言，将两者放在一起比较不是很恰当的，因为在屏幕的尺寸上，双方差别非常明显，液晶由于受制造工艺的限制，市场上主流的产品尺寸都不大，随着七代屏生产线的大规模提高产量，目前37和40英寸的才开始成为主流尺寸。而等离子，最小的尺寸就是42英寸的，现在市场上价格比较合适的都是这个尺寸的产品。 实际上，这个局面也很好的为两者进行了分工，如果在卧室、书房等面积比较小的场合，当然是尺寸比较小的液晶更受欢迎，而在客厅等位置，等离子的大画面更有优势。虽然目前液晶电视也有46、47英寸的产品上市，但是价格还比较高，对等离子还构不成威胁。而等离子可以做到50、60甚至65英寸的，两者还是相安无事。 等离子电视是依靠高电压来激活显像单元中的特殊气体，使它产生紫外线来激发磷光物质发光。而液晶电视（LCD）则是通过电流来改变液晶面板上的薄膜型晶体管内晶体的结构，使它显像。等离子电视在同等尺寸下比液晶电视便宜，而液晶电视在节电性能与显示分辨率方面具有优势。 等离子电视和液晶电视的区别(1)之等离子电视原理介绍 等离子电视的全称是Plasma Display Panel，PDP，它是在两张超薄的玻璃板之间注入混合气体，并施加电压利用荧光粉发光成像的设备。等离子电视是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似，采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。当使用涂有三原色（也称三基色）荧光粉的荧光屏时，紫外线激发荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。 等离子电视和液晶电视的区别(1)之液晶电视原理介绍。液晶显示器Liquid Crystal Display，简称LCD。1888年奥地利植物学家发现了一种白浊有粘性的液体，后德国物理学家发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质，认为这种物质是流动性结晶的一种，由此而取名为Liquid Crystal即液晶。世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。 尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物，如果把它加热会呈现透明状的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。用于液晶显示器的液晶分子结构排列类似细火柴棒，称为Nematic液晶，采用此类液晶制造的液晶显示器也就称为LCD(Liquid Crystal Display)。而液晶电视是在两张玻璃之间的液晶内，加入电压，通过分子排列变化及曲折变化再现画面，屏幕通过电子群的冲撞，制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。 等离子电视和液晶电视的区别(1)之关于灼伤，等离子电视在处理运动图像时优于液晶电视，但当静止的图像长时间出现在等离子屏幕同一位置上时，就可能出现灼伤现象。当等离子电视出现灼伤现象，开关机的时候，屏幕