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篇1:物理论文
《 物理学视域下建筑节能问题探讨 》
在物理学看来,能量从一种形式转换成另外一种形式时它的总能并没有发生变化,其中所蕴含的能量既不会增加也不会减少,既不会自行产生也不会凭空消失。
这就是热力学第一定律的基本思想———能量守恒定律,但是这一定律只规定了能量的数量关系,并没有涉及到能量的转换过程。
热力学第二定律———能量不能自发地从低温物体转移到高温物体,就解释了能量转换的基本方向。
热力学第二定律表明,只会做功而不消耗能量的永动机是永远不可能制成的,孤立系统中实际发生的过程必然会导致其中的熵不断增加,它永远没有减少的可能。
最早提出热力学第二定律的学者是麦克斯韦,后期有许多学者试图证明这一理论的错误性,但终究还是没有成功,直到1951年法国物理学家布里渊将信息论与统计物理联合起来进行研究,才证实了麦克斯韦的这一假设。
这一假设中的事物交换与信息交换存在本质的区别,在事物交换中不可能出现两者共同拥有的情况,一方的增加势必导致另一方的减少,但是信息交换则不同,它不必遵循热力学定律。
可以说信息替代能源是建筑节能的基础,从布里渊的研究可以看出,信息的传递不遵循热力学定律,可以利用这一规律在热力学允许的范围内做许多事情,例如通过技术手段降低孤立系统中熵的增长速率,在生产消费过程中用信息替代能源。
能源是有限的,但是信息资源却是取之不尽用之不竭的,当前社会面临的问题是社会发展导致能源在不断减少,能源消耗造成的环境污染问题也在不断增加,
而环境污染反过来又会严重阻碍社会的发展,如果一直纠结于物质系统,很难找出解决矛盾的方法,而用信息资源代替物质能源就难很好地解决这一问题。
日常生活中有许多利用信息来降低能耗的实例:出行前预先在地图上标明线路,既能节省时间又可以降低汽车的能耗;在房间安装温控设施,随时了解房间的温度可以降低取暖能耗;新信息技术应用于机械设备中可以提高机械设备的工作效率,降低设备的能耗。
信息的使用能够有效降低能耗,同时信息在建筑节能方面也有着十分重要的意义,当前我国引起我国建筑界普遍关注的高层建筑节能问题,就是因为对建筑节能信息了解的缺乏,才导致了设计不合理现象频繁出现,忽视信息的建筑工程必然会对整个建筑造成极坏的影响。
物理学知识在建筑节能中的运用
(一)以物理手段实现太阳光照明
经医学专家研究证明,太阳光可以降低诸如忧郁症、慢性疲劳综合征之类疾病产生的几率,采用物理方法将太阳光引进室内不仅可以增加晒太阳的机会,更有利于人的身体健康。
在没有机会到户外享受阳光的时候,采用导光管装置就能将阳光引入室内,它主要是通过物理学中的反射原理传递光线,但是光线的每一次传递都会造成能量的损失,这种导光管装置不适合长距离的光线传递。
物理学家爱德曼兹发明了一种神奇的装置,这个装置的主体是一个塑料控板,控板上安装了许多由激光切割而成的镜片,这些镜片按照一定的规律进行排列,当太阳光照射到塑料控板上时亮度便会增强,然后传递到每一个角落。
许多科学家开始将研究的重点放在彩色荧光塑料上,他们试图采用荧光塑料来采集阳光,这项研究的原理是:白色是由红、绿、蓝三个颜色组合而成,科学家们尝试将由这三种颜色的塑料收集到的阳光进行重新组合,然后就形成了人类生活中所需要的白色太阳光。
通过这种物理手段形成的太阳光所发出的亮度相当于两个75瓦灯泡所发出的亮度。
(二)利用太阳能取暖
要利用太阳能进行取暖就必须选用热阻和吸热系数较大的材料,热阻是指材阻挡能量进行传递的能力,吸热系数是指物体本身吸取热量的能力。
在传统热学工艺中这种方式较为常见,为了满足工艺需求一般使用热阻与吸热系数较高的材料,在减缓热量传递的同时最大限度地吸收热量。
太阳能是取之不尽用之不竭的,充分利用太阳能不仅有利于节能,更有利于降低环境污染,建筑选址最好是选择阳光充足的地方,有利于阳光的接受。
建筑中的玻璃选用热阻与吸热系数较大的材料能够有效地进行能量储存,这些材料在白天吸收大量的热量,然后使用储热墙或者其他储热工具将热量储存起来,在夜间温度降低时这些储热工具便可释放出热量,增加室内温度。
对于冬冷夏热地区的建筑,要组织调温,窗外应当设有可以操控的遮阳设备,夏日温度较高时这些遮阳设备可以阻挡高角度阳光的照射,
冬季温度较高时这些遮阳设备又可以将低角度阳光引进室内;也可以在遮阳装置中安装双层玻璃,在冬季档有日照的时候双层玻璃的吸热作用能够提升室内温度,
晚上关闭反射膜或者百叶窗,能够有效的组织热量的散失,起到保温节能的作用。
(三)纳米技术在建筑材料中的应用
纳米原本只是一种计量单位,当某种材料的粒径小于100nm时,它便可以称作是纳米材料。
纳米技术是上世纪八十年代兴起的新兴技术,制作具有小粒径材料的技术就是所谓的纳米技术,纳米科学是原子物理、量子物理等多种学科的聚集点,纳米材料具有体积尺寸小的特性,从而就成就了它不同于一般材料的特质,如纳米材料具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应等特殊性质。
纳米技术在混凝土生产中的应用能够有效地提高混凝土的强度,通过对碱骨反应的抑制能够有效地提高混凝土材料的耐久性。
由于纳米材料具有量子尺寸、光催化效应等性质,因此采用纳米技术制作而成的混凝土具有分解有毒物质、净化空气的功效。
纳米材料的其它功能能够制成不同功能的混凝土材料,如能够进行智能报警与自我修复的纳米材料。
纳米材料的特殊性能能够使材料的刚度、强度、韧度等发生变化,利用这些特殊的性能就可以生产出各种不同的材料,如弹性水泥、延性水泥,抗菌陶瓷、
保温隔热玻璃、抗菌塑料等具有高性能的材料,这些材料不仅能够提高建筑物的使用性能,更能降低建筑物的能耗,有效的降低因能源消耗而造成的环境污染。
(四)毛细现象在建筑设计中的应用
当液体接触到具有细微裂缝的物体或者具有较小管径的细管时,就会沿着裂缝与细管上升或下降,这种现象就被称作是毛细现象。
毛细现象是由于分子间相互作用而产生的结果,纸张吸水、地下水沿着细缝上升等都属于毛细现象,这种现象在建筑中的应用能够解决许多难题。
例如在装有空调的室内,无论是夏天的冷风还是冬天的热风都会使人感觉不舒适,这主要是由于空调吹出的“风”会带走人体的水分,从而引发脱水等“空调病”,而新型建筑中的温控装置则用水这一传热载体取代了传统建筑中的空气,这种新型技术能够有效的降低人体的不适感。
这一技术正是使用了毛细现象的原理,建筑物的天花板上布满了网栅,它是由一根根细小的毛细管组成,这些毛细管纵横交错形成一张网,毛细管中流通着水,冬季温度较低时发电所产生的余热使管中的热水不断流动,热水的流动使室内温度上升,发电所产生的余热又使管中的冷水不断流动,从而降低室内温度。
采用毛细现象制成的制冷系统大大优于传统的制冷模式,不仅能够降低能耗,更能降低身体的不舒适感。
(五)太阳墙技术的应用
太阳墙技术的应用实际上是太阳能技术应用的一个范畴,太阳能可再生、环保、便宜等特性一直是能源研究专家观众的焦点,人们不断开发探索新的途径来实现对太阳能的利用。
采用太阳墙空气集热器可以回收墙体的散热,解决新风的预热问题,在增强室内空气供给量的同时能够有效的节省能源。
制作太阳墙主要采用镀锌钢薄板或铝制薄板,这些薄板外拥有许多褶皱和小孔,薄板的表面颜色较深,这些板材一般安装在距离建筑外墙20厘米的地方,并和建筑物顶部的遮雨板连接在一起形成太阳墙即热系统一个组成部分,另外一个部分由室内风机与管道组成,这两大部分就构成太阳集热系统的整体。
其中薄板上的褶皱主要是用来增加板材的强度,褶皱可以根据需要的不同而设计不同的形状,板材上孔洞的数量以及分布规律则是根据实际需求确定,这主要要考虑到建筑物的功能、特点、所处地理位置、阳光充足程度等。
篇2:初中物理论文
提高对教学模式和教学方法的重视,对于提高初中物理课堂教学效果具有重要意义,因此,我们要注重初中物理教学模式和方法的创新,教学模式和教学方法的创新,不仅要基于现状,更要对课堂实际教学需要和教学大纲认真探索,只有这样初中物理教学水平才能得到全面提高。
教学模式;教学方法;初中物理教学
1前言
初中物理学科的重点在于需要学生培养较强的计算能力和抽象思维能力,因此这就给物理学科教学增加了许多困难。正所谓学遍数理化,走遍世界都不怕,由此可见物理学科的重要性。初中物理知识与我们的学习和生活息息相关,学习初中物理知识,可以发现我们生活中物理知识的奇妙。提高学生的物理成绩,终身学生对物理的认识,我们就要基于学生实际情况,对初中物理教学模式和方法进行创新,唯有这样才能提高物理教学效果,提高学生的物理水平。
2以培养自主式教学模式为起点,开创全新初中物理教学模式
基于初中物理学科所学内容的特点,如果继续沿用传统的物理教学模式难以满足学生、教师、社会的需要,传统的教学模式,多采用填鸭式教学,通过大量的做题来提高物理成绩,这样的教学模式会大大打击学生学习物理的积极性。所以对于初中物理教学模式的创新,必须要注重培养学生学习物理的积极性和兴趣,才能从根本上保证提高物理教学效果。对于初中物理教学方式方法的创新应从以下几方面着手:
2.1认真研究学生
研究学生包括了解学生的知识基础,也包括初中生心理特点。学生是学习的主体,教师只有了解清楚学生的物理知识基础和学生的心理特点,才能对教学模式教学方法有针对性的调整,建立一套适合学生自身特点的教学模式,从而提高教学效果。
2.2积极引导学生参与课堂教学
初中物理学科既有深度难度,又充满了生活趣味,在初中物理课堂教学过程中,教师要充分发挥自己的领导能力,使学生能够参与到日常课堂教学中,增强课堂的活跃气氛。让学生在活跃的课堂气氛中,积极主动的学习物理知识。
2.3积极培养学生自主学习的意识与习惯
良好的学习习惯与学习意识的培养直接关乎学生学习物理知识的积极性。教师在教学过程中应当充分认识学生自主学习的意识与习惯的重要性,教师在为学生提供良好氛围的同时,积极主动培养学生自主学习的意识与习惯。自主学习的模式,有助于学生思维能力的培养与形成,而且只有学会自主学习的学生才能够积极迸发自己的想象力与创造力,从而能够在物理知识的学习中能够取得较大的进步。
3以探究式的初中物理教学模式为导向,打破现阶段初中物理教学模式
在传统的教学模式中,物理教师通常采用“灌输式”的教学模式,向学生传达物理知识。而探究式的初中物理教学模式是一种全新的科学教学模式,是一种注重学生主体作用的教学方法。而在初中物理教学过程中采用探究式的教学模式,应当注重以下几个问题。
3.1注重学生探究精神
所谓“教学”,就是简单的“教”与“学”。物理教师在物理教学中应当充分重视学生对探究精神的培养,努力的发掘学生的探究意识。探究精神是学生物理知识学习过程中至关重要的动力。教师在教学过程中注重对学生探究精神的培养,才能激起学生学习物理知识兴趣与欲望。
3.2积极开展探究式教学活动
教师在以探究式的初中物理教学模式为导向的前提下,在教学过程中,积极开展探究式教学活动,制定合理的探究式方案,为学生合理的安排探究方法。教师在开展探究式教学模式的同时使学生自己的探究精神与探究意识不断得到提升,从根本上提升教师的教学质量。
3.3注重激发学生独立思考的意识
物理教师在探究式活动中,应当注重对学生独立思考意识的激发,学生具有良好的学习意识,不仅有利于物理教师的日常教学,而且有利于学生发挥在教学过程中的主体意识。独立思考意识是使学生拥有特立独行的见解与培养思维能力、合作能力的前提。
4以科学技术、科学知识为基础,对物理教学方法实施本质创新
科学技术的进步直接关系这各行各业的发展,在初中物理教学方法与模式上也同样适用。在初中物理教学过程中会遇到很多物理实验,而这些物理实验都与科学技术与科学知识息息相关,因此,教师只有从科学技术与科学知识的学习中,才能从本质上对初中物理教学模式与教学方法进行创新。一方面,教师应当注重物理实验教学方式的运用,在学生学习物理学习方法的同时,激发学生自主学习的兴趣。
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