相关试卷

人体静电释放器

人体静电释放器是一种适用于易燃、易爆及防静电场所的人体静电释放产品，如图所示。人体静电释放的方式主要是将金属导体直接接地，人通过接触触摸球来消除人体静电。

市场上的静电释放器主要分为两种，一种是不锈钢人体静电释放器，它的触摸球、支柱和底座全部采用不锈钢材料制作而成，此类产品价格比较便宜，但是这种材料会带来人体静电释放过快的隐患。当人体静电电压达到2000V时，人体与导体之间的放电能量可达0.4mJ，这远远高于汽油蒸汽的最小点火能（0.2mJ），完全具备引发火灾、爆炸事故的条件。另一种是静电亚导体触摸球的静电释放器，它主要由一个“塑料”的触摸球、不锈钢的支柱和底座组成，这个触摸球可不是普通的塑料，它是一种静电亚导体材料。在电荷泄漏时，因为静电亚导体具有较高电阻率，其电流十分微弱，处于μA 级，不会产生瞬间电击现象，避免因电火花引爆可燃性气体，从而达到导电防爆的目的。

热得快

市场上曾经流行一种电热器，如下图所示，直接插入热水瓶中，通电后能较快地将一瓶冷水烧开，故得名“热得快”。因其在热水瓶中直接对冷水加热，热量损失少，效率高，一瓶冷水几分钟就烧开了，给人们的生活带来了很多方便。

某研究小组选取了电热管长度分别为19cm和24cm的“热得快”，分别对同一规格热水瓶中相同体积、相同初温的水进行加热，直到水刚好沸腾。用温度计测量不同深度H的水温t，得到数据如表1和表2所示。

表1用电热管长度为19cm的“热得快”加热时不同位置的温度

表2用电热管长度为24cm的“热得快”加热时不同位置的温度

牛顿冷却定律

当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示，英国物理学家牛烦提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律，如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为其中k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同，由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时间也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量。

固态电池

为了应对能源危机和环境污染，电动汽车的研究受到国家的高度重视。电池技术是电动汽车的关键核心技术之一，其性能直接影响到电动汽车的续航里程、安全性和经济性。

目前，大多数电动汽车使用的是液态锂电池。它的核心组成包括由锂离子氧化物材料制成的正极、石墨充当的负极、含有锂盐的液态电解质以及隔膜。隔膜材料能使锂离子通过但不导电，能把电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路。图甲、乙分别为液态锂电池充电和放电时的情景。充电时，锂离子（${\text{Li}}^{+}$）从正极材料中出来（该过程称为脱嵌），穿过液态电解质和隔膜进入石墨负极中（该过程称为嵌入），实现电能向化学能的转化；放电时，锂离子的运动过程与充电时相反，储存起来的化学能被重新转化为电能。

能量密度是衡量锂电池储能能力的关键指标，它表示单位质量可存储的能量。目前液态锂电池的能量密度约为250W·h/kg，进一步提升遭遇瓶颈。为此，研究人员提出将液态电解质部分或全部替换为固态电解质，这类电池被称为固态电池。固态电池可分为半固态、准固态和全固态3种类型。以全固态电池为例，其整个电解质都变成了固态，没有液态电解质，不需要隔膜，不会发生因隔膜穿破而导致的短路自燃，提高了电池的安全性。使用全固态电解质后，可直接使用锂作为负极，减少了负极材料的用量，去掉隔膜可使正负极之间的距离缩短至几到十几微米，电池的能量密度能提高到500W·h/kg，这使得电动汽车在续航里程上更接近甚至超越传统燃油车，这无疑会加速电动汽车替代传统燃油车的进程。固态电解质具有更高的离子电导率，使固态电池能承受更高的电压，充电速度得到大幅提升。