絕熱約束

絕熱約束，指熱力學係數測量過程中的絕熱條件。

熱力學偏導數係數的值與測量時所施加的條件有關，這個條件，即是對系統施加的約束。

基本介紹

• 中文名：絕熱約束
• 外文名：adiabatic containment
• 形式：條件
• 係數特點：偏導數式
• 領域：熱力工程

定義

很多熱力學係數是偏導數式，即它們的值同它們測量時的條件有關。這種條件就是對系統施加的約束，最常用的是等溫約束和絕熱約束。例如，絕熱壓縮性因數，等溫壓縮性因數等。

相關概念

偏導數式

一個多元函式對於它的某個變元作為唯一自變數而言的變化率。

偏導數的樸素思想，在微積分學創立的初期就多次出現在力學研究的著作中。普通的導數與偏導數在這一時期並沒有明顯地被區別開，甚至於兩者都用同樣的符號來表示。人們只是注意到其物理意義不同，偏導數是在多個自變數的函式中，考慮其中某一個自變數變化的導數。

偏導數的理論是由歐拉和法國數學家方丹、克萊羅和達朗貝爾在早期對偏微分方程的研究中建立起來的。歐拉在關於流體力學的一系列文章中給出了偏導數運算法則、複合函式偏導數、偏導數反演和函式行列式等有關運算。克萊羅證明了恰當微分的充要條件。達朗貝爾則在他的動力學著作中推廣了偏導數的演算。

絕熱壓縮率

絕熱壓縮率定義為：

套用

磁鏡裝置

為了既要避免在容器中的電極裝置，又要避免從直管形容器兩端逃逸電漿，科學家們於是構想了一種特種磁場位形裝置，在直管容器的兩端經過特別處理，象磁塞或磁鏡一樣使電漿不從兩端逸出。這種裝置是這樣結構（圖1）：

圖1 電漿在磁鏡中的行為

一個圓柱形容器，外面繞有通電線圈，並要求所形成的磁場位形要在管的中部區域，磁場是平行於圓柱的直線均勻磁場，而在管的兩端由於加繞許多線圈，使那裡的磁場加強，也就是說在管的兩端有特別密集的磁力線。因為在磁場中運動的帶電粒子傾向於從強於平均場的區域中反射回來，強磁場區象塞子一樣擋住等離子的去路，象鏡子一樣把它反射回中部均勻磁場區，這樣多數的帶電粒子被磁場約束住，就跑不出去。它的簡單原理是由於當電漿初始運動速度的方向和磁力線成一個較大的角度時，電漿就會被磁場束縛住。當它跑到反應器兩端的增強磁場區域時，等離子是沿著一條半徑逐漸減少的螺旋線運動，其迴轉頻率隨半徑的減少而增大，當半徑r減小到某一最小值後，粒子反轉它的迴旋方向，沿一條半徑逐漸增大的螺旋線退出增強磁場區。這樣反應器兩端象兩面鏡子來回反射電漿，並約束它在管的中部軸線附近。電漿可由管外一個離子源裝置引出，經過加速到幾千電子伏的能量，再注入到反應器中去，經絕熱約束提高電漿的溫度和密度而實現聚變反應。

由於這種裝置可以由外部注入高能離子束，因而在加熱電漿方面較為方便；同時這種裝置基本上沒有漂移效應，這也是一個突出優點；在設計有淨功率輸出聚變反應堆方面這種裝置可能較為有利。但高能量離子注入，難以保證有足夠的離子密度，這是磁鏡裝置的一個難處。

這類裝置一個較為典型的設計尺寸如下：圓柱形容器長12米，內徑是1.4米，中部磁場五千高斯，磁鏡區磁場八千高斯，管內真空度10^-8毫米汞高。目前達到指標：溫度是一千萬度，密度10⁹~10¹⁰/cm³，約束時間50毫秒左右。

溶劑回收

在Dow法中，用不燃性的二氯甲烷代替丁烷載體溶劑，這就避免了需用惰性氣體清洗，並大大地減少了保險費用。

另外，使用二氯甲烷能用蒸汽回收法代替真空回收法，因此，Cellon法的絕熱約束大部分可以免去。為了反覆使用二氯甲烷，需把它與蒸汽分離，然後再使蒸汽冷凝。可是，由於產生蒸汽顯然要花很大的熱能，所以，還不清楚這種方法在經濟上有什麼特殊意義的改進。這樣，Dow法的主要優點是使用非燃性的溶劑。