低温技术与超导加速器.pdfVIP

世界华人物理学会加速器学校 低温技术与超导加速器 舒泉声 托马斯.杰弗逊应用研究中心.爱玛科国际有限公司 2006-8-4 中国.扬州 1 目录 第一章 低温热力学基本概念 第二章 低温的获得 第三章 氦液化技术 第四章 低温绝热技术及液氦的贮存和输 送 第五章 实例 附 录 2 第一章 低温热力学基本概念 任何制冷过程都是有序度增加（或熵减少）的过 程，也可以认为一部分制冷机就是一台熵排出器。 1.1 温度和内能 当物质内部热运动完全停止时所显示的温度就叫 绝对零度，自绝对零度算起的温度就叫绝对温度。 T t+273.15K 1.2 过程量：功和热量 如果系统内能的改变是由于做功的结果，那么内 能改变的数量就可以用功的数量来表示，热量是物体 在热传递过程中能量改变量的量度。 3 第一章 低温热力学基本概念 1.3 态函数：广义位移 任何制冷机的工作都离不开工质状态的改变，对于 气体，常用范德瓦尔方程来表示： ⎛ α ⎞ P + (V −b) nRT ⎜ 2 ⎟ ⎝ V ⎠ 对于理想气体a，b均等于零。 在气体制冷机中，压缩和膨胀时常见的机械功W表 示如下： dW PdV W ∫PdV 4 第一章 低温热力学基本概念 而在其它制冷方式中，电极化时的电场强度，磁 极化时的磁场强度都是与容积V有相同性质的参数。我 们将这些参数的变化称为广义位移。当然，这时既可 以是压缩气体做功，也可以是磁场做功，或者是电场 做功。这个功可以表示为： dW y dx W y dx i i ∫ i i 5 第一章 低温热力学基本概念 1.4 熵 在工程热力学里，可以严格证明熵S是一个新的热 力学态函数。只要状态确定了，它的数值也就跟着被 确定了。当工质由状态1变到状态2时，它的熵变可以 由积分求得： 2 dQ ΔS S −S 2 1 ∫ 1 T 积分上下限代表系统的初态和终态。在制冷工作中研 究熵的绝对值是没有意义的，关键在于研究熵的变 化。 6 第一章 低温热力学基本