溶解气体量以及结晶中心量的角度来研究姆潘巴效应

摘要

水结冰是一种很常见的自然现象,实际上它具有太多的奇特之处而人们目前远远没有完全了解它,其中“姆潘巴”效应就是一个典型。它不但涉及到物理上因为,而且还涉及到作为结晶中心微生物的作用,是一个地地道道的“多变量问题”。为了模拟该效应,首先要解决四个问题：液体是否同种；质量是否相等；是否任何液体,液体质量的多少都存在；最低的温度差是多少？最高的温度差又是多少？为了解决这四个问题,要通过大量实验和查阅文献,借助正确的理论基础和科学方法。由于在1.01×105pa下,水中含气体量会随温度的升高而降低。利用这种现象我们可以改变水中所含气体量和气泡量来研究其对结冰速率的影响。近些年,由于对水中气体存在形式的研究发现水中还有一些气泡存在。有相关研究发现通过冷冻-抽真空-解冻的深度脱气法,可以除去溶液中的溶解气体和纳米气泡。通过充气的方法可以获得含气体量和气泡量相当高的溶液。本文主要是验证“姆潘巴”效应并从水中溶解的气体量和结晶中心量两个方面进行了一些初步的应用研究,并取得了以下几个有意义结果：
　　 ⑴本研究主要是验证“姆潘巴”效应,通过借助布儒斯特定律和硅光电池光生伏特效应等光学方面知识和毫安表,而且结合了光的偏振与电流现象这两种实验方法。该原理和方法灵敏度高,准确性强。采用对晒水,双蒸水,超纯水进行处理,先加热到沸腾状态,再冷却到所需要的水温。进行大量的实验来验证“姆潘巴”效应。实验结果表明:1)当水量定为90g,晒水大约在55℃到95℃之间符合此效应,双蒸水和超纯水大约在60℃到95℃符合此效应。因此“姆潘巴”效应是存在的。2)对上面经过处理的三种水进行溶解氧含量测试。测量温度范围定为20℃-90℃,每隔10℃测量一次。实验结果表明：水中溶解氧含量随着温度升高,降低很明显。这为下面实验奠定了基础。
　　 ⑵本研究从溶解气体量和结晶中心量的角度来解释“姆潘巴”效应。采用(F—P—T)深度脱气法对晒水,双蒸水,超纯水进行处理,制备获得了含气体和气泡量几乎为零的深度脱气水。实验结果表明:经过深度脱气的力()可以去除水中的气体和气泡,水中所含气体和气泡量越少,结冰速率越快。通过充气的方法对晒水,双蒸水,超纯水进行处理,制备获得了含气体和气泡量很高的充气水。实验结果表明:经过充气的方法可以获得含气量很高的水,水中含气体和气泡量越多,结冰速率越慢。还可以得出:随着晒水,双蒸水,超纯水中结晶中心量的减少,结冰速率依次降低。因此,可以从溶解气体量和结晶中心量的角度来解释“姆潘巴”效应。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 “姆潘巴”效应的介绍

1.1.1 “姆潘巴”效应的由来

1.1.2 “姆潘巴”效应的探讨

1.1.3 水结冰的有关问题

1.2 溶解气体和纳米气泡研究进展

1.2.1 溶解氧及其研究背景

1.2.2 纳米气泡及其研究背景

1.2.3 脱气方法对水中溶解气体和气泡的影响

1.3 本研究涉及到的相关理论和仪器

1.3.1 光的偏正状态和马吕斯定律

1.3.2 布儒斯特定律和硅光电池光生伏特效应

1.3.3 半导体激光器

1.3.4 原子力显微镜(AFM)

1.4 本论文的研究意义及主要的工作

1.4.1 研究意义

1.4.2 主要的工作

第二章 探究产生“姆潘巴”效应的温度条件

2.1 实验部分

2.1.1 实验材料与仪器

2.1.2 溶解氧测定仪故障处理

2.1.2 溶解氧测定仪的标定方法

2.1.4 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 溶解氧仪的原理

2.2.2 实验测试方法探究的结果

2.2.3 改进深度脱气水的结果

2.2.4 结冰速率的结果

2.2.5 溶解氧含量测试的结果

2.3 小结

第三章 从溶解气体量和结晶中心量角度来解释“姆潘巴”效应

3.1 实验部分

3.1.1 实验材料和用具

3.1.2 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 原子力显微镜表征

3.2.2 含氧量的测试结果

3.2.3 结冰速率的测试结果

3.3 小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果