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“云室”“气泡室”的原理

(2012-03-05 22:35:32)
标签:

云室

气泡室

杂谈

分类: 学习助手
我们知道,水蒸气遇冷凝结,会形成很小的雾珠,这时它需要有凝结的核心.云和雾就是这样形成的.如果空气中没有任何尘埃或离子,水蒸气就是达到过饱和状态,也不能马上凝结.但是,如果这时由于某种原因在空气中产生了离子,那么过饱和的水蒸气就会以这些离子为核心立即凝结成雾珠.离子是看不见的,可是雾珠是看得见的,因此可以根据出现的雾珠来推测产生离子的情形.云室就是根据这个原理制成的。

实验时,先往云室里加少量的酒精,使室内充满酒精的饱和蒸气,然后使活塞迅速向下运动,室内气体由于迅速膨胀,温度降低,酒精蒸气达到过饱和状态.这时如果有射线粒子从室内气体中飞过,使沿途的气体分子电离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴,这些雾滴沿射线经过的路线排列,于是就显示出了射线的径迹.这种云室是英国物理学家威耳孙(1869~1959)在1912年发明的,故叫做威耳孙云室。

注意:在云室看到的只是成串的小液滴,它描述的是射线粒子运动的径迹,而不是射线本身。

气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的是液体(如液态氢)。

控制气泡室内液体的温度和压强,使室内温度略低于液体的沸点.当气泡室内压强降低时,液体的沸点变低,因此液体尽管温度没有变化,但是比沸点要高了,(就说是"过热"),在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。

气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的.液体中原子挤得很紧,可以发生比气体中多得多的核碰撞,而观察者将有比用云室好得多的机会来摄取所寻找的事件.教材中图23-8为粒子经过气泡室时的径迹照片,教师可向学生进行简单说明.人们根据照片上记录的情况,可以分析出粒子的带电、动量、能量等情况。

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一定压力下汽水共存的密封容器内,液体和蒸汽的分子在不停地运动,有的跑出液面,有的返回液面,当从水中飞出的分子数目等于因相互碰撞而返回水中的分子数时,这种状态称为动态平衡。
处于动态平衡的汽、液共存的状态叫饱和状态。
在饱和状态时,液体和蒸汽的温度相同,这个温度称为饱和温度;液体和蒸汽的压力也相同,该压力称为饱和压力。饱和状态的水称为饱和水;饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽。

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