目录
∫
图1.2 （a）卡诺循环的P-V图；
图1.3 理想制冷机示意图（b）卡诺循环的T－S图
图2.1 膨胀机过程的温熵图
高温超导材料的低温热电势 引言 热电效应是金属材料的基本物理现象之一。金属和合金的输运性质一直是人们关注的研究的课题。长期以来主要集中于其电导行为的研究。自从1978年报道Nagel指出测量材料的热电势率是研究电子散射机理极其灵敏的方法后，近几年来热电势的研究已引起人们极大的兴趣。自1987年高温超导材料发现以来，科学工作者对高温超导体的超导机制作了大量的研究的工作，发现当超导材料在超导相转变为正常相时，许多物理特性都会发生很大的变化。因此，热电势的测量也是科学工作者研究高温超导材料低温物性的重要手段之一。另外，测量材料的热电势对探索和寻找新的热电材料也具有非常重要的实际意义。热电势率的测量对基础研究和应用研究都具有重要的意义。 实验原理 （1）塞贝克效应 1821年塞贝克发现在锑与铜两种材料组成的回路中，当两个触点处于不同的温度时，在回路中就有电流通过。人们把产生这种的电动势叫做热电动势（见图一）。若两种材是均匀的，那么热电动势的大小就与两个接触点温度有关，产生热电动势的原因主要由于：（a）两种金属逸出功不同；（b）两种金属的电子密度不同。从而产生电子从一种金属穿过界面向另一种金属的迁移，在接点处形成了接触电势，它与温度有关，在两接点温度不相同时，其接触电动势的代数和不等于零。所产生的接触电势差就是热电动势。在两个接触点温度差不大时热电势与温度差成正比：E AB=S ABΔT ,式中E AB为A，B两种材料所产生的热电动势；△T为两接点之间的温度差，S AB为A，B两种材料的相对热电动势，S AB不仅取决于A,B两种材料的性能，也是温度的函数。 （2）温差电路的基本性质 温差电路具有如下的基本性质：（a）只有温度梯度不可能在成分和组织结构均匀的同种材料组成的闭合回路中维持温差电流; (b) 如果整个电路的所有接头处在同一温度下，则任何不同的材料所组成的闭合回路的温差电动势都为零。因此可以推论，可以把第三种均匀材料加到电路中，只要它的两端处在同样的温度下，就不会影响回路的总温差电动势。如图二所示；（c）两种均匀金属A和B组成的回路，温差电动势具有可加性： E AB（T1，T2）+ E AB（T2，T3）= E AB（T1，T3）如图三所示。
浅谈核心素养如何落地课堂 拜读张华老师的《论核心素养的内涵》一文，结合自己的工作实际，谈谈对核心素养如何落地课堂的几点认识。 素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力。核心素养亦称“21 世纪素养”，是人适应信息时代和知识社会的需要，解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力与人性能力。核心素养与我们以前所倡导的素质教育有着内在的一致性，是对素质教育在新时期的深化。学生发展核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为9大素养，具体为社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。而政治学科的核心素养是政治认同，法治精神，理性思维，公共参与。 那么在政治学科的课堂教学中如何培养核心素养呢？ 1、通过课前时政报道，激发学生的学习兴趣，潜移默化地影响学生的学识修养和人格修养，让学生关心社会、关注民生、关注国内外大事，使学生养成独立思考和看问题的习惯，并学会运用所学知识解决实际问题。 2、课堂教学活动中注重情境的创设和体验式学习，调动起学生的积极性，培养学生的独立分析和解决问题的能力，努力提高学科素养。素养是人们通过学习建立起来的认识、理解和处理周围事物时所具备的品质，通常是在人们与周围环境产生相互作用时所表现出来的思考方式和解决问题的策略。在特定情境中去调动学生的积极性，让学生在体验中去提高认知、亲身实践、交流合作，是培养学生核心素养最重要的途径。 3、引导学生建立知识的思维导图，培养学生的反思与批判性思维能力。学习的本质是自己学，如果学生只是听、记、背，但不会归纳梳理知识，反思自己在学习中存在的问题，还不是真正意义上的学习，还不能建构自己的知识框架和体系，知识处于零散的阶段。只有学生通过自己的思维，独立的建立知识的体系，才能真正的形成自己的观点和态度，进入高级学习阶段，才能用已学知识和技能去解决新的知识和技能，才能谈上批判性思维能力的获得。 学生的核心素养不是在课堂教学中讲出来的，而是通过情境创设，活动设计，学习任务的布置和检测等环节培养出来的。学科教师要有素养意识，才能在教学活动中培养出有素养的学生。
超导电力技术的运用 引言 超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术1。超导技术的实用化、产业化会对电力领域产生巨大影响。国际超导技术界普遍 认为，新一代高温超导带材(钇系高温超导带材)有望在5年后商品化，之后超导电力技术将会出现一个快速增长的时期，在2010年～2015年期间，各种高温超导电力装置将会陆续进入实用化阶段。据国际超导 工业界预测：2020年，全球超导电力技术产业的产值将达到750亿美元。目前，超导电力技术已进入高速发展时期2，若干超导电力设备，如超导电缆、超导变压器、超导限流器、超导储能装置等已在电力系 统试运行。采用超导电力技术，可以大大提升电力工业的发展水平、 促进电力工业的重大变革。广东电网是全国最大的省级电网，随着电 网的高速发展，系统短路电流水平稳步增大，威胁着电网的安全稳定 运行。变电站站址和线路走廊落实困难，电网建设滞后，已影响到电 力供应的安全性和可靠性。本文从超导电力设备的特点和优势出发， 初步探讨了超导电力装置在广东电网应用的可行性。 1超导电力技术简介 高温超导电缆采用无阻和高电流密度的高温超导材料作为载流导体， 具有载流能力大、损耗低和体积小的优点，其传输容量将比常规电缆 高3～5倍，而电缆本体的热损耗几乎为零。2005年4月，北京云电英纳电缆公司研发出75m、35kV/2kA三相交流高温超导电缆，安装在云 南普吉变电站试验运行。超导故障限流器的基本原理是将超导装置接 入电网，系统正常运行，电流在临界电流以下时，超导体电阻几乎为0，对系统运行无影响。发生故障时，短路电流急剧上升超过临界电流， 超导体失超，电阻迅速增加，从而限制短路电流。故障切除后一段时间，超导体又从正常态恢复到超导态。2000年ABB瑞士研究中心研制 出单相6.4MVA该型故障限流器。2009年，云南电力研究院、昆明供电局、云电英纳超导电缆有限公司等单位在云南普吉变对35kV超导限流
第一章低温下材料的物理性质与测试技术 1.0 引言 自1908年荷兰科学家昂纳斯将最后一个“永久气体”氦气液化，成功地获得4.2K（即 269℃）的低温以来，低温物理、超导电技术及其他低温技术的研究和应用发展很快。稀释制冷机、绝热去磁等技术的发展，开辟了mK温区的新研究领域，一些以前在较高温度下观察不到的物理现象陆续被人们所发现。当外界温度极低，物质热运动能量大大降低，被热运动所掩盖的物质内部相互作用所决定的固有性质便凸现出来，给人们带来了一些意想不到的效应，使得对物质状态和性质随温度变化的研究变得非常有趣。在物理学、化学、材料科学、空间技术及其他性质上有密切联系的领域中，低温已成为研究物质性质的极端条件之一。低温的最基本效应是减小热运动引起的无序，揭示物质的本征性质，从而引导人们更好地理解自然界中以多种不同方式形成的凝聚态物质的性质和现象，以及只有在低温环境下才能出现的新现象，包括新相的产生，新有序态的形成等等。所以，低温物理是物理学中一个十分重要的研究领域。 材料的各项物理性能参数（密度、弹性、电阻、热容、热传导，热膨胀、热电势、磁性、相变点等等）是研究材料内部结构和变化过程的重要线索，也是使用材料的依据。温度在材料性质研究中是决定性的变量之一。研究材料在低温下的物理性质首先要对材料在低温下的各项物理性能参数做大量的实验与测试。因而要学习低温实验的原理与方法，了解低温实验的特点，建立准确可靠的低温实验装置和选择合适的实验方法。 本章前面两节讲述进行低温实验的基础技术，包括低温液体的使用，小型制冷机的运行以及实用低温恒温器等，这些是低温物理实验所必须具备的最基本的知识。后两节围绕本综合实验所设计的内容，介绍材料在低温下的物理性质以及测试技术的原理和方法，它包括材料在低温下的电性质、磁性质和常用的测试技术，以及计算机控温、实时数据采集与处理在物性测试中的应用等。本章设计的综合性实验是在液氮和小型制冷机两种低温环境下进行，配有两套代表性的低温恒温器，设计了最基本的直流测量和交流测量。在加强基础同时，选择与当前凝聚态物理研究方向相关的几类代表性系列试样进行实验，使读者熟悉和掌握材料的物理性能参数随温度变化的基本概念和低温下测试技术的基本知识点。本实验涉及的基础知识
让核心素养在学校教育中落地生根
让核心素养在学校教育中落地生根 2016年9月13日上午，中国学生发展核心素养研究成果发布会在北京师 范大学举行。中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面。综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养。学生发展核心素养是一套经过系统设计的育人目标框架，其落实需要从整体上推动各教育环节的变革，最终形成以学生发展为核心的完整育人体系。我校主要从三个方面落实：一是通过课程建设落实核心素养，二是通过教学实践落实核心素养，三是通过队伍建设落实核心素养。 一、基于核心素养的“大同”课程体系 我校把学生发展核心素养作为课程设计的依据和出发点，进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务，在“关注每一个”办学理念指导下，建构以“培养适合未来社会发展的人”为培养目标，以“聚焦核心素养，促进学生个性化发展”的课程理念，顶层设计“三层七类”课程结构，以“国家课程校本化改造，校本课程精品化设计，拓展课程系列化开展”为课程策略，建构了“大同”课程体系，实现“做最好的自己”的发展愿景。这里的“同”首先是源于我校的校名是“大同”，意思是汇同，是各种不同文化思潮经过不断交流、不断互相吸取、融合的过程，谓之“和”。大同小学多元领域课程就是在“和”的教育环境下培育学生个性健康发展，让每个人都有不一样的精彩人生，即“和而不同，求同存异”，是谓大同。 基于六大核心素养之间相互联系、互相补充、相互促进，在不同情境中整体发挥作用，我们将其十八个基本要点交叉融合在基础性课程、拓展性课程和综合性课程三大板块中，加强各类课程的纵向衔接与横向配合。 （一）基础性课程： 是指国家、地方课程以及学校自主开发的课程。国家课程的主导价值在于通过课程体现国家的教育意志，地方课程的主导价值在于通过课程满足地方社会发展的现实需要，，在此基础上，学校自主开发的跨学科素养的课程形态趋向于多样化，可以以独立学科的形式存在，也可以作为更广泛的课程或学习领域
低温制冷技术新发展
巨永林
上海交通大学 制冷与低温工程研究所
Institute of Refrigeration and Cryogenics
主要内容
1 国际大科学工程项目简介 2 高能粒子加速器和探测器 3 国际热核反应实验堆(ITER) 4 空间红外探测
Institute of Refrigeration and Cryogenics
1 国际大科学工程
投资大（30-120亿美元） 时间长（10-20年） 国际合作（十几-上百个国家）
Institute of Refrigeration and Cryogenics
美国能源部20年大科 学工程发展规划
美国能源部2003年11月公布 了二十年中长期大科学工程 发展规划，共28项，拟投资 120亿美元。这些大工程项 目中的80％是以低温与超导 技术为工程基础的。 “这些大科学工程将使科学 发生革命，使美国科学位于 世界前沿，将会产生重大科 学发现，对人类社会做出重 大贡献”Spencer Abraham (美国能源部长)
28个项目
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Spallation Neutron Source (散裂中子源) ITER (国际热核聚变实验) Joint Dark Energy Mission（联合暗能量计划） NSLS upgrade（同步辐射光源-升级计划） Free Electron Laser（自由电子激光器） RHIC-B（相对重离子对撞机-B计划） e-RHIC（电子-相对重离子对撞机） Double Beta Decay（双Beta衰变） Super Neutrino Beam（超级中微子束） Fusion Energy Contingency（聚变能约束） BTeV（千亿电子伏特加速器） ILC（国际直线加速器） ……
Institute of Refrigeration and Cryogenics
研究生课程考核试卷 科目：新型输电技术教师： 题目：超导输电的应用及问题 姓名：学号： 专业：电力系统类别：学术型上课时间：2015年5月~2015年7月 考生成绩： 卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语： 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制
超导输电的应用及问题 摘要：我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配，电力的远距离输送不可避免，特别是未来可再生能源的规模开发与利用，将会进一步加剧这种不匹配的格局。因此大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术由于其输送容量密度大、损耗极小，是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一。本文就超导输电技术发展现状，首先讲解了超导输电的原理，进一步，对国内外超导输电的应用发展情况做出详细介绍，并分析了超导输电技术的优点和大规模应用的实现问题。 关键词：超导输电高温超导超导电缆低温绝缘 1.引言 我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配，电力的远距离传输不可避免，特别是未来可再生能源的规模开发与利用，将会进一步加剧这种不匹配的格局，大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。但传统的电缆受铜、铝等基本导电材料的电导率限制，损耗不可避免。尤其在长距离输变电过程中，由于线缆造成的损耗约占总线路损耗的70%左右。同时，随着电能消费密度的不断增长，送电通道越来越紧张，常规技术以不能满足负荷中心高密度大容量送电的要求。在日本东京、大阪等大城市中，中心电力消费密度已达到80~100MW/km2，大容量高密度送电问题十分突出[1]。 为减少电能输变过程中的损失，也必须采用新型输电方式来实现资源节约型电能输送。超导输电技术是利用高密度载流能力的超导材料发展起来的新型输电技术。运用超导输电电缆作为电能传输媒介。由于超导材料的载流能力可以达到100~1000A/mm2，大约是普通铜或者铝的载流能力的50~500倍，且其传输损耗几乎为零（直流下损耗为零，工频交流下有少量交流损耗[2]。正是由于超导输电有诸多优点，且能够有效解决损耗和大容量大电流传输的问题，所以近年来超导输电技术受到各国的重视，先后有多个国家开展了超导输电技术的研究。 本文就超导输电的发展现状，重点介绍国内外超导输电的应用，并分析超导输电技术存在的问题。 2.超导输电技术的发展和应用 近几年来，关于超导技术的成果接连不断，让人们看到了超导技术的巨大作用和广阔的应用前景。至此，许多国家把超导技术当作21世纪具有经济战略意义的高新技术来重点发展，而重中之重就是加快超导电力技术的应用，以促进电力能源工业的重大变革。 2.1.超导原理及超导电缆结构 很低的温度下，物体会形成一个核外层电子公用的状态，这就是物质的超导态，核外层电子处于公用的状态的物体就是超导体。处于超导状态的物体电阻非常小，而电缆在传输电能过程中主要的损耗就是电阻造
超导技术在军事上的应用 无论是利用较早出现的低温超导材料还是利用新出现的高温超导材料, 超导技术在军用和民用产品上都有着广阔的应用前景, 它可以被应用到许多重要的电子装置和大功率装置上。在军事方面, 超导技术将用于弹道导弹潜艇、弹道导弹防御系统、反装甲作战武器、先进空面导弹和反潜武器等许多重要的军事系统上。下面介绍这项技术在电子技术和大功率装置领域的应用。 电子技术 军事和空间系统对电子装置、器件和系统的要求是相当高的在这样一个领域里, 超导电子技术会对传感器、信号处理及数据处理系统产生重大影响, 这是因为超导体有几个独特的特性, 从而使以下几项技术的实现有了可能： ——超低损失/耗散传输线和滤波器技术； ——高速、低噪声、低功率约瑟夫逊隧道结有源装置； ——用于磁及电磁感应的超导量子干扰器件(SQUID)； ——用于模拟（微波和毫米波）和数字式器件的单片集成电路。 更为独特的是, 对于超导体来说, 超高速、低噪声和低功率可以同时实现。 1.红外传感器 超导对红外传感器技术的主要影响是降低了冷却大型焦面阵内的信号处理和数据提取器件所需的功率。这样, 灵敏度和探测范围更大的大型凝视焦面阵就可以实现。超导体还可以改善较长波长下的探测能力、空间分辨率大型焦面阵的工艺性。未来的天基红外焦面阵传感器将采用大型探测器阵、电子多路传输线路和一条连接低温恒温器和环境温度电子装置的数据线。由于对探测器的需求数量很大, 这些传感器的信号处理就成了一个关键性的技术难题。互补型金属氧化物晶体管模/数转换器要消耗几千瓦的功率。性能相同的低温超导模/数转换器在被冷却到10K的红外探测器工作温度时可把所需功率降低90％。低温超导模/数转换器可显著地降低冷却功耗, 并使系统的重量和尺寸大大减小。开发利用高温超导模/数转换器技术需要解决这种新材料系统中的有源装置的研制间题。这种装置对于在较高温度下工作的、半导体的或超导的红外探测器来说都是重要的(如对于工作温度为77K的啼锅汞探测器)。问题的关键是如何利用能在探测器工作温度下工作的低功率模/数转换器。目前人们预计超导模/数转换器芯片上的功率耗散将与温度成线性关系, 但冷却功耗的减少足以补偿信号处理所需功率的增加。一些非常大的红外成像阵也许只有使用超导模/数转换器才能行得通。 2.微波和毫米波传感器 采用超导体的低噪声、低功率单片接收器将增大探测器的探测范围和分辨率。这些改进对于空间监视和通信来说尤为重要。超导体用于地球和海洋成像不仅可以降低噪声, 而且还可以实现多波段毫米波成像阵列, 而常规探测器焦面阵则不适于工作在毫米波段。这些毫米波阵列可能会具有全天候能力以及可见光和红外系统所不具备的对云雾和烟尘的穿透能力, 还可能具有更高的空间和多普勒
超导磁共振成像系统中的低温技术 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种生物磁学核自旋成像技术。十多年来，随着超导、低温、磁体、射频及计算机图像处理等高新技术的发展，MRI已成为当今医学领域最先进的诊断设备之一。按照MRI系统主磁体磁场的产生方式，通常将其分为永磁型、常导型（阻抗型）、混合型和超导型四类。由于超导型MRI具有场强高、功耗小（磁体基本无功耗）、磁场均匀稳定和系统信噪比高等优点，近年来发展非常迅速。本文首先介绍超导MRI 成像系统的磁场建立过程及其失超的概念，然后讨论超导磁体的低温保障技术。 超导环境的建立 同阻抗型磁体一样，超导型磁体也由线圈的电流产生磁场。两者的差别主要是线圈的材料不同：前者用普通铜线绕制，而后者由超导线绕成。目前所用超导材料主要是铌钛与铜的多丝复合线，它的工作温度为4.2K（-269℃），即一个大气压下液氦的温度。因此，超导线圈必须浸泡在液氦里才能正常工作。MRI磁体超导环境的建立通常需要下述步骤： 磁体低温容器抽真空 超导磁体一般在CFRP或GFRP支撑结构下依次装有环形真空绝热层、液氮容器和液氦容器，超导线圈置于液氦容器之中。各容器都有非常好的绝热性能和密封性能。可见超导磁体的制造工艺是相当精细的。 真空绝热层是超导磁体的重要保冷屏障，其保冷性能主要决定于它的真空度。因此，抽真空的质量直接关系到超导磁体运行后的经济性能。磁体安装完毕后，一般在现场对其抽真空，但有些厂家的产品出厂前就已抽毕。 真空绝热层抽真空的过程可分为两步。首先用旋片式机械泵抽吸约4h，使内部压力降至10Pa （1mbar）以下。紧接着改用涡轮分子泵，将内部压力抽至10-3Pa（10-5mbar）。要达到这样低的压力，涡轮分子泵需连续运转数十小时，有时长达数日。此间一旦出现断电情况，就有可能前功尽弃。因此，真空绝热层抽真空前MRI系统的不间断电源应该安装就绪，以便将涡轮分子泵与其相连，断电后就有足够的时间来关闭磁体上的真空阀。达到所需的真空度后，应及时关闭插板阀，以免漏气。 磁体预冷 磁体预冷是指用Coldhead（制冷机冷头）和cryogen（液氮、液氦）将磁体冷屏和超导线圈温度分别降至其工作温度的过程。由于上述容器与致冷剂的温差相当悬殊，磁体的预冷常常需要消耗大量液氮和液氦。下面以牛津公司UNISTA T磁体（1T、1.5T和2.0T）为例来介绍磁体的预冷过程。 在实施预冷前，先检查磁体液氦液位计是否正常。充灌液氮要使用绝热管线，并严防其冻裂。液氦的灌注则使用专用的真空虹吸管。另外，预冷时磁体的所有排气管道均应畅通，并保持磁体室通风良好。 液氮预冷比较简单。首先按低温操作的有关规定连接好液氮杜瓦瓶和磁体液氮输入口，并保持杜瓦瓶内20~25kPa（0.2~0.25bar）的过压力。在这一压力的驱动下，随着输液管道的接通，液氮便缓缓注入磁体液氮容器。但是由于开始时容器内温度较高，大量液氮将被蒸发，液氮的蒸发使容器内的温度得以降低。一旦液面计有了读数，就表明该容器内温度已降至77.4K，即
浅谈核心素养如何落地课堂 欧阳学文 拜读张华老师的《论核心素养的内涵》一文，结合自己的工作实际，谈谈对核心素养如何落地课堂的几点认识。 素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力。核心素养亦称“21 世纪素养”，是人适应信息时代和知识社会的需要，解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力与人性能力。核心素养与我们以前所倡导的素质教育有着内在的一致性，是对素质教育在新时期的深化。学生发展核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为9大素养，具体为社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。而政治学科的核心素养是政治认同，法治精神，理性思维，公共参与。 那么在政治学科的课堂教学中如何培养核心素养呢？ 1、通过课前时政报道，激发学生的学习兴趣，潜移默化地影响学生的学识修养和人格修养，让学生关心社会、关注民生、关注国内外大事，使学生养成独立思考和看问题的习惯，并学会运用所学知识解决实际问题。 2、课堂教学活动中注重情境的创设和体验式学习，调动起学生的积极性，培养学生的独立分析和解决问题的能力，努力提高学科素养。素养是人们通过学习建立起来的认识、理解和处理周围事物时所具备的品质，通常是在人们与周围环境产生相互作用时所表现出来的思考方式和解
决问题的策略。在特定情境中去调动学生的积极性，让学生在体验中去提高认知、亲身实践、交流合作，是培养学生核心素养最重要的途径。 3、引导学生建立知识的思维导图，培养学生的反思与批判性思维能力。学习的本质是自己学，如果学生只是听、记、背，但不会归纳梳理知识，反思自己在学习中存在的问题，还不是真正意义上的学习，还不能建构自己的知识框架和体系，知识处于零散的阶段。只有学生通过自己的思维，独立的建立知识的体系，才能真正的形成自己的观点和态度，进入高级学习阶段，才能用已学知识和技能去解决新的知识和技能，才能谈上批判性思维能力的获得。 学生的核心素养不是在课堂教学中讲出来的，而是通过情境创设，活动设计，学习任务的布置和检测等环节培养出来的。学科教师要有素养意识，才能在教学活动中培养出有素养的学生。
高温超导材料特性和低温温度计实验报告 学号：39051609 姓名：齐德轩日期：2011/4/15 一、实验目的 1.了解高临界温度超导材料的基本特性及其测试方法 2.学习三种低温温度计的工作原理和使用以及进行比对的方法 3.了解液氮使用和低温温度控制的简单方法 二、实验原理 1.超导体和超导电性 （1）常用临界温度Tc，临界磁场Bc和临界电流Ic作为临界参量来表征材料的超导性能。温度的升高、磁场或电流的增大，都可以使超导体从超导状态转 变为正常态。Bc和Ic都是温度的函数。 （2）迈斯纳效应 不论有没有外加磁场，是样品从正常态转变为超导态，只要T
制冷与低温技术原理复习提纲 一、名词解释： 1．绝热节流P33：由于气体通过节流阀等节流阻元件时，其压力显著下降，流速大时间短来不及和外界进行热交换，可近似按解热处理，这一过程称为绝热节流效应 2．焦－汤效应P33：气体在节流中发生的温度变化叫做焦-汤效应 3．微分节流效应P33：根据气体节流前后比焓值相等这一特征，令其中的叫做微分节流效应 4．转化温度P35：在一定压力下，气体具有的使微分节流效应等于0的温度 5．等温节流效应P36：是等温压缩和节流这两个过程的综合 6．微分等熵效应P38：表示等熵过程中温度随压力的变化，定义为 8．性能系数P63：循环中收益能数值与补偿能数值之比 9．循环效率P64：或称热力完善度，指一个制冷循环的性能系数和相同低温热源、高温热汇温度下的可逆制冷循环性能系数之比10．单位制冷量P71：表示1Kg制冷剂完成循环时从低温热源所吸收的热量 11．单位冷凝热负荷P71：表示1Kg制冷剂完成循环时向高温热汇所排放的热量 12．理论输气量P71：压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积 13．有用过热P77：制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热 14．无用过热P77：制冷剂吸收环境热量而产生的过热 15．输气系数P83：又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值 16．共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物17．非共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物 18．分馏P104：混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变 19．复叠温度P132：上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度 20．复叠温差P132：蒸发/ 冷凝器的传热温差 21．发生过程P161：易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相 22．吸收过程P161：易挥发的气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入溶液 23．循环倍率P173：在溴化锂吸收式制冷机中表示发生器产生1Kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量 24．放气范围P173：Wr - Wa称为放气范围，即溴化锂浓溶液质量分数-溴化锂稀溶液质量分数 25．发生不足P173：发生终了浓溶液的溴化锂质量分数Wr’小于理想情况下溴化锂质量分数Wr 26．吸收不足P173：吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数Wa’高于理想情况下溴化锂质量分数Wa 27．喷淋密度P176：单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2?s 28．直接冷却P314：用制冷剂为冷源直接与被冷却对象进行热交换 29．间接冷却P314：利用冷却后的载冷剂或蓄冷剂作为冷源，使被冷却的对象进行冷却 30．气体水合物P331：当气体或挥发性液体与水作用时，造成水高于其冰点温度下的结冰现象，所形成的固体 31．低温工质P336：在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质 32．液化系数P351：加工1Kg气体所获得的液体量 33．跑冷损失P354：环境介质传热给低温设备引起的冷量损失 34．分凝P399：根据混合气体中的各组分冷凝温度的不同，将混合物冷凝到不同的温度使各组分分离 35．精馏P403：将溶液部分气化或混合气体部分冷凝反复进行，逐步达到所需要纯度的分离气体方式
神奇的超导：超导的应用与未来 超导的应用 和已经成熟的半导体工业相比，超导的应用，特别是高温超导体的应用，很多还处于刚刚起步的阶段，但其蕴含的巨大潜力仍期待人们去开发和挖掘。超导体可以用于信息通信、强稳恒磁场、工业加工、无损耗输电、生物医学、磁悬浮运输和航空航天等领域。目前超导应用主要分强电应用和弱电应用两个方面。 强电应用超导体在低温下可以实现稳定的零电阻超导态，这意味着超导线圈可以通过较大的电流而无焦耳热的产生。一方面，我们可以采用超导输电线进行远距离输电，从而大大降低输电过程的损失。目前采用铜或铝导线的输电损耗约为15%，我国每年的输电损耗就达一千亿度左右，如果采用超导输电线就可以节省相当于数十个发电厂的电力。采用超导输电还可以简化变压器、电动机和发电机等热绝缘并保证输电的稳定性，提高输电的安全性。鉴于超导体的零电阻和高电流传输密度的特性，美国计划采用超导电缆将三大电网（东部电网，西部电网和德克萨斯电网）之间实现有效互联。另一方面，如果给闭合超导线圈通上电流，就可以维持较强的稳恒磁场，这便是超导磁体。常规稳恒磁体要实现强磁场就必须采用非常粗的铜导线，并将其泡在水中冷却，这使得磁体体积特别庞大，而且必须持续不断地通上电流，消耗更多的电能。相比之下，超导磁体具有体积小、稳定度高、耗能少等多种优势。正因如此，在生物学研究和临床医学上采用的高分辨核磁共振成像技术大都是采用超导磁体；在科学研究中一些物性测量系统的稳恒磁体也是采用超导材料制成的，一些大型粒子加速器的加速线圈也常采用超
导磁体，例如欧洲大型强子加速器LHC的加速磁体和探测器都采用了超导磁体；作为未来能源问题突破口之一的磁约束受控核聚变（人工托克马克），超导技术更将发挥不可替代的作用；跟常导磁悬浮技术相比，采用超导磁悬浮技术的磁悬浮列车将更为高速、稳定和安全。这是因为超导体内杂质和缺陷对进入体内的部分磁通线具有钉扎作用，因此它在因抗磁性而产生磁悬浮效应的同时，还能够磁约束住悬浮着的磁体，一旦磁体远离超导体，超导体还会将磁体“拉住”，因此超导磁悬浮物体运动过程是十分稳定的，一些演示用的超导磁悬浮小车甚至能够侧贴甚至倒挂在超导导轨上运动。另外，超导体一旦失去超导电性进入正常态，完全抗磁性将立刻消失，无摩擦的超导磁悬浮铁轨将恢复成有摩擦的正常铁轨，这对于紧急情况下列车制动非常有效。除了超导输电和超导磁体这两种强电应用外，利用超导转变时的电阻变化，还可以研制超导限流器，用以维护电网的安全。 超导体的各种应用
核心素养如何在学校落地 理解核心素养的内涵，需要厘清以下几对关系：一是核心素养与素质教育的关系。我认为，核心素养是素质教育的具体化，它使素质教育更加具有指导性和可操作性；二是核心素养与学科核心素养的关系。关于学科核心素养的提法，有人支持，有人反对，我是认可学科核心素养这一概念的。每个学科都有其核心指向，学生核心素养与学科核心素养体现的是育人目标与课程内容之间的逻辑关系，学生核心素养的获得必须以课程为载体，否则就会成为无源之水、无本之木；三是核心素养与三维目标的关系。核心素养体现的是育人目标与学习方式的深度融合。从双基到三维目标再到核心素养，人们通常表述为发展与超越的课改进程，核心素养对三维目标的发展与超越主要表现在课程改革的深化方面，但超越并不是超出，核心素养并不是要代替三维目标，核心素养的培育离不开三维目标。如果说核心素养是学生毕业之后的结果，那么三维目标则是每节课的教学目标；四是核心素养与综合素质评价之间的关系。学生核心素养与综合素质评价之间所体现的是育人目标与评价体系的价值统一，核心素养是对学生综合素质的具体化、系统化描述。一方面，研究学生核心素养有助于全面掌握综合素质的具体内涵，科学地确定综合素质评价的指标体系；另一方面，综合素质评价的结果可以反映学生核心素养发展的状况与水平，二者是一种价值统一。 每一所学校、每一位教师在落实核心素养时，都应该有自己的独特表达。在我看来，校本化表达和教师个人表达就是学校的创造、教师的创造。我们需要这种研究精神，更需要这种创造精神。因为教育本身就是一种创造性工作，一线教师应有信心和能力通过创造落实核心素养。 从学校课程规划的角度来看，落实核心素养要完成两种设计：一种是学科课程的设计，一种是跨学科课程的设计。 以核心素养为指向的教学是通过学习者间接经验和直接经验的交互完成的。而直接经验更有利于孩子获得对世界、对生活的完整认识，更有利于培养孩子解决问题的能力。两种学习方式交互在一起才能让教育和学习回归生活，才能体现学生学习的全部社会意义。 核心素养的落实不仅仅是对教学内容的选择与变更，还要以学习方式和教学方式的变革为保障。当前的问题化学习、情境化学习都是需要关注的重要学习方式。 知识转化为素养的重要途径是情境，如果脱离了情境知识就只剩下符号。由抽象知识转向具体的情境，这是以知识点教学转向以核心素养为导向的教学的第一个着力点，同时由知识中心转向能力中心，由教师中心转向学生中心，一共是三个着力点。我一直认为，我们每一种教学都应该是基于思想和方法的教学，这样才是有灵魂的教学。 教育部长陈宝生在《人民日报》撰文提到“课堂革命”。我认为，“课堂革命”的第一个关注点应该是基于内容方面的多元课堂，是百花齐放的内容课堂。当然，仅仅有内容是不行的，还需要通过教学方式和学习方式的变革，从浅层课改走向深层课改，从教本课堂走向学本课堂，进而走向习本课堂，习本课堂就是创客教育理念下的以实践为主要学习方式的课堂。 学生从被动学习走向主动学习，从浅层学习走向深层学习，教师从体力劳动走向智力劳动、智慧劳动，这才是一种幸福的课堂生活。每一节课都促进孩子的思维生长，增加思维的含量，加大思维的流量，这就是我们所期望的课堂愿景。
超导材料具有的高载流能力和低能耗特性，使其可广泛用于能源、 交通、医疗、重大科技工程和现代国防等领域。超导技术是具有巨大 发展潜力的高技术。以铌钛和铌三锡为主的实用低温超导体的研究和 开发起始于20世纪60年代，到70年代开始广泛用于磁体技术。目前已在两方面形成了较大规模的应用。一是重大科技工程方面，主要是高 能物理研究所需的大型粒子加速器，如正在欧洲建造的周长为27km的 大型质子碰撞机LHC，以及热核聚变反应装置，如ITER和LHD等；二是在医疗诊断方面正在广泛应用的核磁共振成像系统MRI和具有较高科学 与应用价值的核磁共振谱仪NMR。 高温超导体自1986年被发现以来，在材料的各个方面，尤其是成 材技术和超导性能方面取得了很大的进展。与此同时，各种应用开发 研究也已广泛展开，并且取得了可喜的成果。HTS材料具有较高的临界 温度（Tc）和上临界磁场（Hc2），从而使超导技术的应用在材料方面 有了更广泛的选择。首先高温超导材料可以使超导技术在液氮温区实 现应用，高Hc2值使高温超导材料成为制造高场磁体（＞20T）的理想 选择。近年来，千米长线（带）材的成功制造，已使高温超导材料在 电力能源方面的应用成为现实。这些应用包括：磁体、输电电缆、电 动机、发电机、变压器、故障电流限制器等。用高温超导材料制成的 不同量级（1～20kA）的电流引线已于90年代初实现商品化，并广泛应 用于各种超导磁体系统，使得低温超导磁体可由G－M致冷机冷却，无 需液氦，实现了超导磁体可长时间稳定运行的目标。从目前的发展现 状和趋势，可以清楚地预见，在今后20年内，高温超导技术将在广泛 的领域走向实用化和商品化。 目前已发现的高温超导材料都属于氧化物陶瓷材料，不易加工成 材。同时，很强的各异性和极短的相干长度使得高临界电流密度（ Jc）只能在使晶体高度取向的情况下才能实现。在众多的高温超导材 料中，铋锶钙铜氧体系和钇钡铜氧体系最具有实用价值，所以线（带） 材的研究开发主要集中在这两类超导体。超导体的实际应用除了需要 高Jc之外，还需要材料有相当的长度（＞1km）和良好的机械性能及热 稳定性。所以同金属材料复合是必由之路。银（银）及其合金由于其 良好的稳定性和塑性，成为合适的高温超导线材基体材料。经过十余 年的研究和开发，高温超导线（带）材已取得重大进展。 铋－2223线（带）材铋－2223超导体具有较高的超导转变温度（Tc～110K）和上临界磁场（Hc2，0～100T）。特别是其层状的晶体 结构导致的片状晶体很容易在应力的作用下沿铜－氧面方向滑移。所 以，利用把铋－2223先驱粉装入银管加工的方法（PIT法），经过拉拔 和轧制加工，就能得到很好的织构。另外，在铋－2223相成相热处理 时，伴随产生的微量液相能够很好地弥合冷加工过程中产生的微裂纹， 从而在很大程度上克服了弱连接的影响。正由于这两个基本特性，使 人们通过控制先驱粉末、加工工艺及热处理技术，成功地制备出了高 Jc（＞104A／cm2，77K）长带。 目前世界上已有多家公司在开发和生产铋－2223带材。处于前列
超导材料 摘要：简要介绍了超导材料的发展历史、现状，对未来的超导材料的发展作了展望，并对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导体研究进展高温低温应用 一前言 超导材料是在低温条件下能出现超导电性的物质。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。超导材料的发展经历了从低温到高温的过程，经过无数科学家的努力，超导材料的研究已经取得了巨大的发展。近年来，随着材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度也越来越高。高温超导材料的制备工艺也得到了长足的发展，一些制备高温超导材料的材料陆续被科学家发现。现在，超导材料的研究主要集中在超导输电线缆，超导变压器等电力系统方面，还有，利用超导材料可以形成强磁场，是超导材料在磁悬浮列车的研究上有了用武之地，另外，超导材料在医学，生物学领域也取得了很大的成就。超导材料的研究未来，超导材料的研究将会努力向实用化发展。一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。 二研究现状 1.超导材料的探索与发展 探索新型超导材料在超导材料研究中始终起着关键的作用，同时也是一项高风险、高投入的研究工作。自1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A 15型超导体和三元系超导体，如Nb 3 Sn、V 3 Ga、Nb 3 Ge，其中Nb 3 Ge超导 体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其T c为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T 1 系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中，临界转变温度大约为133K，使高温超导临界温度取得新的突破。 2.超导材料的研究 2.1低温超导阶段 在梅斯勒发现超导体的抗磁性之后(相继有荷兰物理学家埃伦弗斯特根据有关的超导体在液氦中比热不连续现象(提出热力学中二级相变的概念)柯特和卡西米尔提出超导的二流体模型)德国物理学家F·伦敦和H·伦敦兄弟提出超导电性的电动力学唯相理论（即伦敦
让核心素养在数学课堂上落地 静心反思，“数学核心素养”一词已深深植入我的脑海中。我们数学教育的终极目标是用数学的眼光观察现实世界，用数学的思维方式思考现实世界，用数学的语言表达现实世界。我认为，开展数学生本课堂就是要关注数学核心素养，这样才能更好地体现我们教学中的“三维目标”，落实基础知识和基本技能。接下来，我就结合我的学习情况谈谈我的一些思考。 一、从生活背景中开展预学，渗透核心素养。 在教学伊始，两位老师能紧密联系学生的生活实际，注重创设生动的学习情境引入新知的教学，很好的激发了学生的学习兴趣。王艳老师从学生喜欢的讲故事导入，接着出示了荷叶、乒乓球台等物体的面让学生感知什么是面积，再说一说生活中还有哪些物体的面，摸一摸数学书和课桌的面，初步感知面的大小。乔华老师通过让学生开展小游戏《拍手歌》巧妙引出击掌时就是我们手的面，指名摸摸老师的手的面，用手摸一摸数学书的封面，再让学生在小组内说一说生活中物体表面的面积，接着教师出示一个橙子，指名摸它的面积等。这样，学生从生活中开展预学，学生通过摸一摸、比一比等活动能感受到面的客观存在，然后教师直接揭示物体表面的面积概念，进而运用刚才所学的面积概念来辨别一些物体面积的大小，孩子们在这一学习过程中深刻地体验到任何物体的表面都有面，而且面的大小就是面积，面积概念这一核心素养不知不觉就深入孩子的内心了。 二、在探究活动中组织互学，渗透核心素养。 对抽象概念的认识，必须在大量观察中获得直观感知，在反复操作中获取丰富表象和体验。本节课两位老师在教学面积的大小比较时，能从一般到特殊，从直接比较到选择合适的材料作单位进行比较。通过开展小组合作学习、学生展示交流、教师点拨讲解的形式，学生很好的理解了“如果要准确的测量出某个图形面积的大小，用什么作单位最合适”这一教学难点。王艳老师是让每组同学选择一种材料，分别在两个图形上摆一摆并完成合作探究卡，每组推选两名同学汇报结果；乔华老师在学生分组活动时，先让小组长上前选图形，接着出示活动提示（一是小组合作，用三种小图形摆一摆，小组长做好分工；二是数一数你一共用了多少个小图形？再比较两个大图形面积的大小；三是小组长负责填写活动记录表）。在互学这一环节中，以小组为单位，让学生经历不同图形做单位度量长方形面积的过程，在拼摆过程中体验单位的价值和选择面积的依据。学生通过看一看、摸一摸、比一比、摆一摆、想一想、说一说等多种形式的操作活动，感受到了用正方形做作面积单位的合理性，培养了学生的思维能力和空间观念。在这一系列有意义的探究活动中强化了面积概念，让学生学会思维这一数学学科所应关注的核心素养得以彰显。正如郑毓信教授所指出的：数学核心素养的基本涵义就在于：我们应当通过数学教学帮助学生学会思维，并能使他们逐步学会想得更清晰、更深入、更全面、更合理。 三、在多种练习中进行评学，渗透核心素养。 为了让学生体会数学的价值，养成应用意识，拓展思路，培养良好的思维品质，提升思维层次，使所学知识得到延伸，在课堂评学环节，两名教师以课本上的习题为主进行训练，通过观察比较地图上省会的面积、数格子、描图形与涂面积、画图形等多种练习，学生很好的内化了本节课所学的知识。在基本练习和变式练习中深化面积概念，核心素养就渗透在学生一次次训练的思维碰撞中了。 总之，如果我们在实施数学生本课堂教学中能适时渗透核心素养，全面关注学生的学习情感，我们的数学课堂会多一份厚重，多一些灵气，我们的数学课堂会成为学生展示激情、智慧与个性的大舞台！为了孩子，让我们共同努力，让核心素养在课堂上尽快落地！