价值定律（共8篇）
价值定律 篇1
筅江苏省仪征中学张玉明
新课标人教版教材必修模块二《遗传与进化》与以往旧人教版教材相比, 最显著的差别是将孟德尔的遗传定律提到了减数分裂之前。这一次序上的改变, 引起了较大的争议, 使许多教师尤其是教了多年旧教材的老教师倍感不适, 他们的理由是:后讲减数分裂会使学生理解遗传定律的难度加大, 教学效率降低。网络媒体上的争论也很激烈, 有赞成的, 也有反对的。笔者所在地区, 尽管新人教版教材已经使用了许多年, 但至今依然有不少教师在课堂教学时又把次序调整了过来, 依旧先讲减数分裂再讲遗传定律。新人教版教材为什么要将遗传定律前置呢?这种次序上的改变又有什么意义呢?笔者认为有以下几点价值。
一、有利于学生了解真实的科学发展史
新版教材内容是按科学发现年代的先后顺序进行编排的。孟德尔于1665年在其发表的《植物的杂交试验》论文中提出分离定律和自由组合定律, 而减数分裂的过程一直到1891年才大致弄清楚, 其间晚了二百多年。可见孟德尔遗传定律的发现远远早于减数分裂的发现。我们如果先讲减数分裂, 然后再用减数分裂的知识去解释遗传现象, 会使学生误以为减数分裂的发现在前。教材“先遗传定律后减数分裂”的调整目的, 在于还原科学发展史的本来面目, 同时也让学生知晓孟德尔是在没有减数分裂的知识背景下发现遗传定律的。从下面简要叙述的减数分裂的发现历程可以看出, 孟德尔1665年发现遗传规律时, 人类借助显微镜才刚刚看到细胞, 减数分裂的研究还没有起步。
1665年英国科学家罗伯特·胡克用自己制造的显微镜观察软木片发现细胞。
1667年荷兰的列文虎克用自制的显微镜观察了人和动物的精液, 看到了带着长尾巴的蝌蚪形的精子, 但当时人们认为这是寄生虫!到1884年才由寇里克确定精子是动物自身产生的, 而且是一个细胞。
1875年德国动物学家赫德维希在显微镜下观察海胆的受精过程, 海胆是体外受精的, 容易观察。他发现:许多精子游向卵细胞, 但卵细胞只接受一个精子进入, 而且只是精子的头部。
1883年比利时胚胎学家贝内登以马蛔虫为材料, 发现其精子和卵细胞各自只有体细胞染色体数目的一半, 受精卵又恢复了两对染色体 (马蛔虫体细胞有两对染色体) 。
1887年德国生物学家魏斯曼系统地总结了前人及自己实验室对极体 (polarbody) 的研究结果, 预言了减数分裂的存在。
1890年德国细胞学家鲍维里确认, 精子和卵细胞形成要经过减数分裂。
1891年德国动物学家亨金描述了形成精子和卵细胞的减数分裂的全过程。
1905年Farmer等将精子和卵细胞经历的两次连续分裂称为减数分裂 (meiōsis) , meiōsis这一词一直沿用至今。
二、有利于学生体验科学发现的真实过程
以前的旧版教材先讲减数分裂, 再用减数分裂的知识去解释遗传现象, 这样讲虽然方便, 学生好象也容易接受, 但这不是科学发现的真实过程。1665年孟德尔发表发现两个遗传定律论文时, 生物界还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的变化, 孟德尔是在完全没有减数分裂的知识背景下, 通过运用假说演绎的方法发现了两个遗传定律的。这种研究方法的流程是:实验现象→提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证→得出结论。下面先来看看孟德尔当年是怎样用假说演绎法进行研究的。
1. 实验现象:
孟德尔用纯种高茎豌豆与矮茎豌豆作亲本进行杂交, 无论正交还是反交, F1代全为高茎, F1自交后代高茎和矮茎的比例始终是3∶1。
2. 提出问题:
孟德尔通过观察、统计和分析, 提出了以下几个问题: (1) 为什么F1代全是高茎而没有矮茎呢? (2) 为什么F2代中矮茎性状又出现了呢? (3) F2代中出现的3∶1的性状分离比是偶然的吗?
3. 做出假设:
孟德尔在观察、统计和分析的基础上, 通过严谨的推理和大胆的想象, 对分离现象的原因提出了几点假说: (1) 生物的性状是由遗传因子决定的, 决定显性状的为显性遗传因子, 决定隐性状的为隐性遗传因子。 (2) 体细胞中遗传因子是成对存在的。 (3) 生物体在形成生殖细胞时, 成对的遗传因子彼此分离, 分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 (4) 受精时, 雌雄配子的结合是随机的。
4. 演绎推理:
孟德尔运用以上假说, 合理地解释了一对相对性状实验中出现的问题, 解释了性状分离现象。但孟德尔还不满足于此, 他认为一种正确的假说仅能解释已有的实验结果是不够的, 还应能够预测另一些实验结果。为此, 孟德尔又设计了测交实验, 让F1与隐性纯合子矮茎测交。孟德尔根据演绎推理, 预测这一测交的结果应该是:测交后代中高茎和矮茎比例为1∶1。
5. 实验验证:
孟德尔用杂种F1代高茎豌豆与隐性纯合子矮茎豌豆杂交, 在收获的64株后代中, 30株是高茎, 34株是矮茎, 比例接近1∶1。
6. 得出结论:
实验的结果与通过演绎推理得到的预测结果相同, 从而验证了假说的正确, 并由此得出分离定律。
从上面的研究过程来看, 孟德尔根据实验现象提出的“遗传因子在体细胞中成对存在, 在配子中单个出现”假说, 其实质就是后来发现的减数分裂的核心内容, 也就是说孟德尔在当时就预言了减数分裂的存在及本质。由此看出, 孟德尔提出的假说, 是超越他自己时代的一种非凡的设想。孟德尔是用提出的假说去解释分离现象, 而不是用减数分裂去解释。如果我们先讲减数分裂, 然后用减数分裂的知识再去解释遗传现象, 则与孟德尔当年的发现过程是相违背的。
三、有利于对学生进行科学方法的教育
孟德尔在发现遗传定律的过程中运用了一种重要的研究方法, 即假说演绎法。新版教材用很大的篇幅非常详细地介绍了孟德尔运用这种方法发现遗传定律的过程, 学生从中不仅学到了遗传定律的知识, 更重要的是掌握了假说演绎这种科学方法, 懂得了如何运用这种方法进行科学研究。如果先讲减数分裂, 然后用减数分裂的知识解释遗传现象, 也就没有必要再学习假说演绎法了。以前的旧版教材就一直没有涉及假说演绎法, 就是因为旧教材一直先讲减数分裂的缘故。新版教材与旧版教材的最大不同在于, 旧版教材只注重知识的传授而轻视方法的掌握, 例如旧版教材本节课的教学目标只要掌握孟德尔遗传定律及其在实践中的应用, 对了解科学家通过什么方法得出该定律则没有要求。新版教材已经有所改变, 开始认识到掌握方法比获取知识更重要。新版教材本节课的教学目标是, 阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律, 掌握并体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维, 运用分离定律解释一些遗传现象。除本节课外, 新教材在其他章节中也增加了许多科学方法的介绍, 目的就在于加强对学生进行科学方法的教育。
四、有利于学生感受孟德尔发现的伟大
孟德尔在缺乏细胞染色体知识, 以及没有受惠于1865-1900年间很多有关减数分裂的重要发现的情况下, 通过推理和想象, 找到了研究遗传现象的新方法, 他强调单位性状的独立行为, 并运用这种新方法得出了意义深远的概括性结论, 即遗传的分离定律和自由组合定律。孟德尔的成就是科学史上最辉煌的成就之一。然而如果我们先讲减数分裂, 然后用减数分裂的相关知识去解释遗传现象, 学生就体会不到孟德尔当时提出的假说 (减数分裂的预言) 是多么地有创造性、前瞻性、预见性以及超越时代性, 就体会不到孟德尔的发现究竟有多么地伟大, 体会不到孟德尔对人类及遗传学的重大贡献。
五、有利于体现新课程的重要理念
孟德尔运用假说演绎法发现遗传定律的过程, 充满了许多探究的元素, 是让学生进行探究性学习的极好素材。由实验现象→提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证→得出结论, 这是科学家进行科学研究的一般流程, 学生也可以借鉴和模仿该流程进行探究性学习。因此先讲遗传定律后讲减数分裂, 能很好地体现《中学生物课程标准》中提出的“提高生物科学素养”、“倡导探究性学习”的课程理念, 从而更有效地开展素质教育。
六、没有增加学生的理解难度
很多教师担心新版教材内容的编排顺序调整后, 即将减数分裂后置, 会加大学生对遗传定律的理解难度, 教学效率会有所降低。其实这个担心是多余的, 从上面的分析可以看出, 尽管减数分裂的内容移后, 学生在学习孟德尔遗传定律时没有减数分裂的相关知识, 但孟德尔提出的假说实质上就是减数分裂的核心内容, 孟德尔的“遗传因子在体细胞中成对存在, 在配子中单个出现”假说与繁杂的减数分裂知识相比较, 内容更简约, 要点更突出, 学生理解更方便, 应用也就更容易。因此“先讲遗传定律后讲减数分裂”, 不但不会增加学生理解遗传定律的难度, 相反对学生的理解还会有所帮助。另外新版教材对一些枝节内容还进行了删减, 使得重点突出, 旧版教材中的“基因型和表现型”、“分离定律在实践中的应用”以及“显性的相对性”等内容, 有的删减, 有的移到了教材的其他地方讲述, 使得教学内容更加简洁流畅, 便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实践中领悟科学方法。
价值定律 篇2
一、有利于学生了解真实的科学发展史
新版教材内容是按科学发现年代的先后顺序进行编排的。孟德尔于1665年在其发表的《植物的杂交试验》论文中提出分离定律和自由组合定律，而减数分裂的过程一直到1891年才大致弄清楚，其间晚了二百多年。可见孟德尔遗传定律的发现远远早于减数分裂的发现。我们如果先讲减数分裂，然后再用减数分裂的知识去解释遗传现象，会使学生误以为减数分裂的发现在前。教材“先遗传定律后减数分裂”的调整目的，在于还原科学发展史的本来面目，同时也让学生知晓孟德尔是在没有减数分裂的知识背景下发现遗传定律的。从下面简要叙述的减数分裂的发现历程可以看出，孟德尔1665年发现遗传规律时，人类借助显微镜才刚刚看到细胞，减数分裂的研究还没有起步。
1665年英国科学家罗伯特·胡克用自己制造的显微镜观察软木片发现细胞。
1667年荷兰的列文虎克用自制的显微镜观察了人和动物的精液，看到了带着长尾巴的蝌蚪形的精子，但当时人们认为这是寄生虫！到1884年才由寇里克确定精子是动物自身产生的，而且是一个细胞。
1875年德国动物学家赫德维希在显微镜下观察海胆的受精过程，海胆是体外受精的，容易观察。他发现：许多精子游向卵细胞，但卵细胞只接受一个精子进入，而且只是精子的头部。
1883年比利时胚胎学家贝内登以马蛔虫为材料，发现其精子和卵细胞各自只有体细胞染色体数目的一半，受精卵又恢复了两对染色体（马蛔虫体细胞有两对染色体）。
1887年德国生物学家魏斯曼系统地总结了前人及自己实验室对极体（polarbody）的研究结果，预言了减数分裂的存在。
1890年德国细胞学家鲍维里确认，精子和卵细胞形成要经过减数分裂。
1891年德国动物学家亨金描述了形成精子和卵细胞的减数分裂的全过程。
1905年Farmer等将精子和卵细胞经历的两次连续分裂称为减数分裂（meiōsis），meiōsis这一词一直沿用至今。
二、有利于学生体验科学发现的真实过程
以前的旧版教材先讲减数分裂，再用减数分裂的知识去解释遗传现象，这样讲虽然方便，学生好象也容易接受，但这不是科学发现的真实过程。1665年孟德尔发表发现两个遗传定律论文时，生物界还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的变化，孟德尔是在完全没有减数分裂的知识背景下，通过运用假说演绎的方法发现了两个遗传定律的。这种研究方法的流程是：实验现象→提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证→得出结论。下面先来看看孟德尔当年是怎样用假说演绎法进行研究的。
1.实验现象：孟德尔用纯种高茎豌豆与矮茎豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交，F1代全为高茎，F1自交后代高茎和矮茎的比例始终是3∶1。
2.提出问题：孟德尔通过观察、统计和分析，提出了以下几个问题：（1）为什么F1代全是高茎而没有矮茎呢？（2）为什么F2代中矮茎性状又出现了呢？（3）F2代中出现的3∶1的性状分离比是偶然的吗？
3.做出假设：孟德尔在观察、统计和分析的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了几点假说：（1）生物的性状是由遗传因子决定的，决定显性状的为显性遗传因子，决定隐性状的为隐性遗传因子。（2）体细胞中遗传因子是成对存在的。（3）生物体在形成生殖细胞时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。
4.演绎推理：孟德尔运用以上假说，合理地解释了一对相对性状实验中出现的问题，解释了性状分离现象。但孟德尔还不满足于此，他认为一种正确的假说仅能解释已有的实验结果是不够的，还应能够预测另一些实验结果。为此，孟德尔又设计了测交实验，让F1与隐性纯合子矮茎测交。孟德尔根据演绎推理，预测这一测交的结果应该是：测交后代中高茎和矮茎比例为1∶1。
5.实验验证：孟德尔用杂种F1代高茎豌豆与隐性纯合子矮茎豌豆杂交，在收获的64株后代中，30株是高茎，34株是矮茎，比例接近1∶1。
6.得出结论：实验的结果与通过演绎推理得到的预测结果相同，从而验证了假说的正确，并由此得出分离定律。
从上面的研究过程来看，孟德尔根据实验现象提出的“遗传因子在体细胞中成对存在，在配子中单个出现”假说，其实质就是后来发现的减数分裂的核心内容，也就是说孟德尔在当时就预言了减数分裂的存在及本质。由此看出，孟德尔提出的假说，是超越他自己时代的一种非凡的设想。孟德尔是用提出的假说去解释分离现象，而不是用减数分裂去解释。如果我们先讲减数分裂，然后用减数分裂的知识再去解释遗传现象，则与孟德尔当年的发现过程是相违背的。
三、有利于对学生进行科学方法的教育
孟德尔在发现遗传定律的过程中运用了一种重要的研究方法，即假说演绎法。新版教材用很大的篇幅非常详细地介绍了孟德尔运用这种方法发现遗传定律的过程，学生从中不仅学到了遗传定律的知识，更重要的是掌握了假说演绎这种科学方法，懂得了如何运用这种方法进行科学研究。如果先讲减数分裂，然后用减数分裂的知识解释遗传现象，也就没有必要再学习假说演绎法了。以前的旧版教材就一直没有涉及假说演绎法，就是因为旧教材一直先讲减数分裂的缘故。新版教材与旧版教材的最大不同在于，旧版教材只注重知识的传授而轻视方法的掌握，例如旧版教材本节课的教学目标只要掌握孟德尔遗传定律及其在实践中的应用，对了解科学家通过什么方法得出该定律则没有要求。新版教材已经有所改变，开始认识到掌握方法比获取知识更重要。新版教材本节课的教学目标是，阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律，掌握并体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，运用分离定律解释一些遗传现象。除本节课外，新教材在其他章节中也增加了许多科学方法的介绍，目的就在于加强对学生进行科学方法的教育。
四、有利于学生感受孟德尔发现的伟大
孟德尔在缺乏细胞染色体知识，以及没有受惠于1865－1900年间很多有关减数分裂的重要发现的情况下，通过推理和想象，找到了研究遗传现象的新方法，他强调单位性状的独立行为，并运用这种新方法得出了意义深远的概括性结论，即遗传的分离定律和自由组合定律。孟德尔的成就是科学史上最辉煌的成就之一。然而如果我们先讲减数分裂，然后用减数分裂的相关知识去解释遗传现象，学生就体会不到孟德尔当时提出的假说（减数分裂的预言）是多么地有创造性、前瞻性、预见性以及超越时代性，就体会不到孟德尔的发现究竟有多么地伟大，体会不到孟德尔对人类及遗传学的重大贡献。
五、有利于体现新课程的重要理念
孟德尔运用假说演绎法发现遗传定律的过程，充满了许多探究的元素，是让学生进行探究性学习的极好素材。由实验现象→提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证→得出结论，这是科学家进行科学研究的一般流程，学生也可以借鉴和模仿该流程进行探究性学习。因此先讲遗传定律后讲减数分裂，能很好地体现《中学生物课程标准》中提出的“提高生物科学素养”、“倡导探究性学习”的课程理念，从而更有效地开展素质教育。
六、没有增加学生的理解难度
很多教师担心新版教材内容的编排顺序调整后，即将减数分裂后置，会加大学生对遗传定律的理解难度，教学效率会有所降低。其实这个担心是多余的，从上面的分析可以看出，尽管减数分裂的内容移后，学生在学习孟德尔遗传定律时没有减数分裂的相关知识，但孟德尔提出的假说实质上就是减数分裂的核心内容，孟德尔的“遗传因子在体细胞中成对存在，在配子中单个出现”假说与繁杂的减数分裂知识相比较，内容更简约，要点更突出，学生理解更方便，应用也就更容易。因此“先讲遗传定律后讲减数分裂”，不但不会增加学生理解遗传定律的难度，相反对学生的理解还会有所帮助。另外新版教材对一些枝节内容还进行了删减，使得重点突出，旧版教材中的“基因型和表现型”、“分离定律在实践中的应用”以及“显性的相对性”等内容，有的删减，有的移到了教材的其他地方讲述，使得教学内容更加简洁流畅，便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实践中领悟科学方法。
价值定律 篇3
随着企业信息化过程的加快, 企业已大量地使用各种服务器来支持企业的各种信息管理活动。而对这些企业服务器使用后的硬件价值如何进行动态评估是企业设备管理部门面临的问题, 涉及到设备的折旧、换代及再利用策略等的管理。
目前, 当需要评价机器设备的价值时有三个传统的方法可以使用。成本法和现行市价法被应用于单个机器设备项目的价值评估。收益法在概念上被应用在一组财产的价值评估, 包括机器设备和其他商业资产[1]。
文章结合易逝性产品的特点, 从摩尔定律、工序能力和现行市价法的分析入手, 建立和推导了易逝性产品动态价值评估方法和模型, 具体对四川省电力公司使用的总数为107台, 原总价值为1124.6万的服务器系列设备的动态价值进行了评估, 取得了较好的设备价值评估管理效果。
1 材料和方法 (Materials and Methods)
1.1 摩尔定律
摩尔定律 (Moore's law) [2]是由英特尔 (Intel) 创始人之一戈登·摩尔 (Gordon Moore) 提出, 其内容为:当价格不变时, 集成电路上可容纳的晶体管数目, 约每隔18个月便会增加一倍, 性能也将提升一倍。换言之, 每一美元所能买到的集成电路性能, 将每隔18个月翻一倍以上。
摩尔定律虽然揭示了信息技术进步的速度, 但没有指出翻倍的是集成电路芯片上所集成的“电路的数目”, 还是整个“计算机的性能”, 还是“一个美元所能买到的性能”。
摩尔定律准确预测了集成电路过去30年的这种发展趋势, 预计未来10到15年这一定律应该依然适用。但现有文献认为摩尔定律是一种统计观测或推测, 而不是一个物理或自然方法。
1.2 工序能力
服务器设备的价值评估应该还要充分考虑维护和维修次数的因素, 这涉及到六西格玛 (6σ) 质量管理理论的工序能力 (Process capability) 问题。
工序能力[3,4]指设备处于稳定状态下的实际加工能力, 即在操作者、设备、原材料、操作方法、测量方法和环境等标准条件下, 工序呈稳定状态时所具有的加工精度, 常用标准偏差σ的6倍来表示工序能力的大小。对于工序能力大小的判定一般采用工序能力指数 (Process Capability index, CP) 来表示。对工序能力和工序能力指数的测定主要用于产品质量的评估。
1.3 现行市价法
现行市价法 (Market approach) [5,6,7]也称为市场比较法, 是以现实公平交易的市场上同类设备已达成交易的现行市场价格为基础, 再进行必要的修正, 以确定被评估对象在评估基准日价格的一种方法。
现行市价法主要用于单项设备价格的评估, 具有考虑因素相对较少, 操作起来相对较容易, 且以市场为依托进行评估, 评估结果市场认同性大等特点。
但用该方法评估设备市场价值的合理性与公允性, 在很大程度上取决于所选参照物的可比性, 包括参照物与被评估设备之间在规格、型号、用途、性能、新旧程度等的可比性;参照物的交易情况 (如交易条件、交易数量、交易时间、结算方式等) 与被评估设备将要发生情况的可比性。所以, 应尽可能选用合适的参照物, 这样可以减少调整项内容, 使评估简单而准确。否则, 调整项越多, 评估越困难, 准确性也越差。
1.4 易逝性服务器产品动态价值评估方法和模型推导
令:F——服务器t时刻的功能;F0———服务器出厂时的初始功能;α———服务器功能曲线F0F的水平斜角 (图1所示) ;V———服务器t时刻的价值 (价格) ;V0———服务器出厂时的初始价值 (价格) ;β———服务器功能系数。
则根据摩尔定律, 集成电路芯片的性能每隔18个月提高一倍, 如图1所示, 得出服务器t时刻的功能曲线F0F的方程为:
又假设服务器的价值 (价格) 与其功能成正比, 则又令服务器功能系数:
由于很难评估服务器出厂时的初始功能F0和t时刻的功能F, 而感兴趣的只是其比率, 即服务器功能系数β, 因此可设服务器出厂时的初始功能单位功能, 则有:
又根据现行市价法, 以目前市场上相同 (相近) 性能二手服务器的评估基准日 (t时刻) 市场价格为基础, 来评估服务器的价值 (价格) , 即把服务器出厂时的初始价值 (价格) V0, 看成评估基准日 (t时刻) 市场价值 (价格) V′, 倒推经过t时间, 服务器应该具有的价值 (价格) V0′, 可得易逝性服务器产品动态价值评估函数模型
又根据六西格玛 (6σ) 质量管理理论的工序能力指数Cp概念, 工序能力与质量特性的对应关系如表1所示。
由于企业服务器在理想运行情况下一般要求在其生命周期内不能出任何问题, 即除去正常的维护保养外, 其硬件不应该有维修记录, 设N———维修次数, 文章定义企业服务器硬件维修一次损失的工序能力系数γ=0.16666667, 因此考虑维修情况的易逝性服务器产品动态价值评估模型为:
2 结果 (Results)
文章对四川省电力公司总数为107台, 原总价1124.6万元, 出厂日期分布是2006~2011年的腾退服务器运用文章的易逝性服务器产品动态价值评估模型进行了价值评估。各品牌服务器数量、原总价及评估总价值如表2所示。
对易逝性服务器产品的动态价值评估模型的误差校验用了一组原购买价格为11万元的15台腾退服务器, 制造日期的2006年, 与15台 (商家) 现在市场相同 (相近) 性能二手服务器价格进行现值误差校验, 其结果是价格误差很小。分析过程如表3。
3 讨论与结论 (Discussion and conclusion)
服务器价值评估误差分析。文章发现运用易逝性服务器产品动态价值评估模型评估的腾退服务器价值一般要高于现在市场相同 (相近) 性能二手服务器的价格, 这是因为理论上存在逆向选择行为。这个行为的直接或者表面的结论是说:如果存在信息的不对称, 买者不了解卖者的信息———设备具有的质量, 那么, 买者只能按照平均质量出价。
注:误差校验时间为2015-4-21
注:评估时间为2015-4-21.
其实, 只要假设其原购买价格为11万元的腾退服务器曾有一次维修记录, 工序能力损失后的腾退服务器评估现值是3.624954万元, 非常接近于价格均值为3.746667万元的二手服务器。
因此, 二手服务器价格是买者愿意出的所有现在市场上相同 (相近) 性能二手服务器价格的平均值。而四川省电力公司机房的腾退服务器信息不存在不对称问题, 服务器的购买信息和使用情况信息———即腾退服务器质量均已知, 腾退的这些服务器又是分配给本系统其它部门自用, 故这些腾退服务器评估价值应该要高于现在市场相同 (相近) 性能二手服务器的价格。
文章已将易逝性服务器产品动态价值评估模型用VBA程序编程嵌入EXEL模板, 以便于四川省电力公司对其腾退服务器进行价值评估。
4 局限 (Limitations)
由于只收集了国内的现有二手服务器的价格对本易逝性产品动态价值评估方法和模型进行现值误差校验, 没有收集国外的现有二手服务器价格数据, 故样本数据还不够大;另外, 易逝性服务器产品动态价值评估方法和模型是否可以用于其他易逝性产品的动态价值评估需要进一步验证, 但此方法对企业服务器这种典型的易逝性产品使用后的硬件动态价值评估进行了有益的探索和有很好借鉴作用。
参考文献
[1]Ahn, Jeong Keun.The Valuation Methods of Machinery and Equipment[J].The Journal of Korea Real Estate Analysists Association, 2006, 12 (2) :1-14.
[2]Gordon E.Moore.Cramming More Components onto Integrated Circuits[J].Electronics, 1965:114-117.
[3]Hossain, Akram.Statistical analysis and process capability determination of an industrial process[J].IEEE Industry Applications Society, NJ, United States, 2000, 2:1178-1185.
[4]Bordignon, Silvano, Scagliarini, Michele.Statistical analysis of process capability indices with measurement errors[J].Quality and Reliability Engineering International, 2002, 18 (4) :321-332.
[5]Willett Fred T, Pothier Michael R.An improved method for evaluating market value of turbine gaspath component alternatives[J].American Society of Mechanical Engineers, 2003, 1:893-901.
[6]Barash Yu S, Bulgakova Yu V.Conceptual approach to freight car repair base reforming under current market conditions[J].Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2013:126-133.
价值定律 篇4
关键词：熵,表面引力,温度,视界,能量守恒
1 引言
1970年以前, 霍金、贝肯斯坦等在黑洞物理学中引进热力学, 不久, 霍金等又在黑洞物理学中引进量子力学和量子场论。由于许多人的大量而出色的工作, 形成了黑洞热力学和黑洞量子力学这两个分支, 黑洞热力学和黑洞量子力学是现代黑洞物理学的主要组成部分。黑洞热力学与普通热力学有若干相似之处。将视界面积与熵、表面引力与温度类比, 可建立黑洞热力学四条定律。黑洞的这些性质与普通热力学之间的相似性, 并非纯粹是形式上的巧合, 而黑洞的确是热力学系统, 见表1。
以下将详细阐述普通热力学4个定律与黑洞热力学4个定律之间的联系。本文将分4个部分阐述观点:第一部分主要是普通热力学第零定律与黑洞热力学第零定律的讨论;第二部分是第一定律在普通热力学和黑洞热力学中体现出的联系与不同;第三部分将深入分析热力学第二定律与黑洞热力学第二定律的相似性及理论形成过程;第四部分介绍第三定律在普通热力学和黑洞热力学中的表述及它们的不同和联系。最后是根据之前的讨论作出结论。
2 普通热力学第零定律与黑洞热力学第零定律
2.1 黑洞简介
由Einstein引力场方程解出的黑洞在茫茫宇宙之中是否确实存在?广义相对论在强引力场条件下是否完全成立?这正是当今的引力物理学家和天体物理学家在研究黑洞时所潜心追求探索的问题。科学理论不仅能概括揭示当今世界, 而且还能预示未来世界。当Maxwell建立起电磁场方程时, 他就预言了电磁波的存在, 后为赫兹的实验所证实。因此, 忠于广义相对论的科学家们深信黑洞是客观存在的, 并对黑洞物理学进行了广泛深入的理论研究。
20世纪70年代初, 霍金、卡特、伊斯雷耳和罗滨逊, 从理论上证明了所谓黑洞“无毛”定理, 这个定理意味着在引力塌缩中会失去大量信息。例如, 最终的黑洞状态同塌缩物体的组成无关, 同塌缩物体的形状无关。对黑洞以外的观察者来说, 描写一个黑洞只需要3个参量:质量、角动量和电荷。具有给定质量、角动量和电荷的黑洞, 可以由不同物体塌缩而成。
与别的天体相比, 黑洞显得很特殊。例如, 人们无法直接观察到它, 科学家只能对它的内部结构提出各种猜想。那么, 黑洞是怎么把自己隐藏起来的?答案就是——弯曲的空间。光是沿直线传播的, 可是根据广义相对论, 空间会在引力场作用下弯曲。这时候, 光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播, 但走的已经不是直线。在地球上, 由于引力场作用很小, 这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围, 空间的这种变形非常大。这样, 即使是被黑洞挡着的恒星发出的光, 虽然有一部分会落入黑洞中消失, 可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球, 所以, 可以观察到黑洞背面的星空, 就像黑洞不存在一样。
黑洞无疑是20世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着, 新的理论也不断地提出。
2.2 普通热力学第零定律和黑洞热力学第零定律
热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据, 其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下:
2.2.1 可以通过使两个体系相接触, 并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。
2.2.2 当外界条件不发生变化时, 已经达成热平衡状态的体系, 其内部的温度是均匀分布的, 并具有确定不变的温度值。
2.2.3 一切互为平衡的体系具有相同的温度, 所以, 一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达;或者也可以通过第3个体系的温度来表达。
如果物体A与B达到热平衡, B与C达到热平衡, 则A与C也一定达到热平衡。在经典热力学中通常是将热力学第一定律及第二定律作为热力学的基本定律, 但有时增加能斯特定理当作第三定律, 又有时将温度存在定律当作第零定律。一起构成经典热力学的4个重要定律, 它们在热力学中有着特别重要的核心地位。
而在黑洞的研究中, 已经证明稳态黑洞表面引力是一个常数。类比普通热力学第零定律, 黑洞的表面引力是类似于温度的物理量。
在黑洞热力学中视界温度的引入可以说全凭类比和假定。黑洞是一颗这样的星, 任何物质都可以掉进去, 任何物质都跑不出来, 辐射当然也不例外, 射到黑洞上的任何辐射将只被吸收, 而不会被反射。在物理学上, 只吸收而不反射任何辐射的物体被称为黑体。黑体的性质只由一个量决定, 那就是温度, 这个类比表明黑洞与黑体类似, 由此看来似乎黑洞也应具有温度和熵?于是进一步又将Hawking的面积不减定理与热力学中熵增加原理类比, 即, 将0与δS≥0类比, 从而得出黑洞具有类似于普通热力学的第零定律, 进一步又将Bekenstein公式, 即:与热力学中基本微分等式对应, 由此给出关系:最后建立了由视界引力决定的温度:
式中κB是玻尔兹曼常数, 是κ黑洞表面引力常数。由此, 黑洞具
有热性质。“Hawking吸收”效应, 进一步解释了Kerr黑洞的Hawking辐射机制。霍金已经证明, 黑洞有热辐射, 黑洞的温度是真实的, 其值为 (1) 式, 对于一个M=MS (太阳质量) 的黑洞T=6×10-8K, 可以忽略不计;而对于一个质量为10亿吨的小黑洞, 温度可达1012K。随着黑洞质量不断减少, 黑洞的温度急剧升高, 辐射越来越强, 直至黑洞消亡为止。所以, 黑洞不黑, 会蒸发;黑洞不黑, 越小越白。黑洞热辐射的发现, 是黑洞研究的重大突破, 也是时空理论的重大突破。
3 普通热力学第一定律与黑洞热力学第一定律
3.1 热力学第一定律的表述与地位
热力学第一定律是人类长期实践的经验总结, 人们在生产中幻想制造一种机器, 能不断地自动作功, 而不需任何动力或燃料或他种供给品。后来人们把这种假想的机器称作第一类永动机。在这个幻想指导下, 曾经有许多人提出了多种多样的所谓永动机的设计, 但所有这些设计在实践中都失败了。1775年巴黎科学院宣布了不接受关于永动机的发明, 这说明当时在科学界已经认识到制造永动机的企图是徒劳无功的了。但是最后确立第一定律, 是在1840年开始的焦耳和迈耶的热功当量的实验之后。大量实验所得到的结果都是一致的, 说明热和功之间有一定的转换关系, 这为能量守恒原理提供了科学的实验证据。以后经过精确实验的测定知道1cal=4.184J。到1850年, 科学界已经公认能量守恒是自然界的规律。热力学第一定律因此还可表述为:第一类永动机是不可能造成的。热力学第一定律的数学形式一般被表示为, 积分形式:
ΔU是系统自某一态1经过任意过程到达另一态2时, 内能的增量, 正值表示内能增加, 负值表示内能减少;A为系统在该过程中对外界做的功, 当其为负值时, 则表示外界对系统做功;Q为在该过程中系统自外界吸收的热量, 当其为负值时, 则表示系统对外界放出的热量。这样, 此式表明, 当热力学系统由某一状态经过任意过程到达另一状态时, 系统内能的增量等于在这个过程中外界对系统所做的功和系统所吸收的热量的总和。
由 (2) 式所表示的热力学第一定律表达了内能、功和热量三者的定量关系, 适用于自然界中在两个态间发生的任何过程。持热力学第一定律就是普遍的能量守恒定律观点的人认为 (2) 式也就是普遍的能量守恒定律的解析表达形式。
热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。自然界的能是等量转换、不会消灭的, 哪里消耗了机械能或电磁能, 总在某些地方能得到相当的热。科学证实热功当量是一个普适常量, 与做功方式无关。运动形式之间的统一性, 它们不仅可以相互转化, 而且在量上还有一种确定的关系。能量守恒与转化使物理学达到空前的综合与统一。
3.2 由普通热力学得到启示
一般的稳定黑洞的引力场只包含3个物理参量, 他们可采用质量、电荷Q和比角动量α (三毛定理) 。正是从探究三者之间的关系中揭示了黑洞热力学第一定律。
20世纪60至70年代, 霍金等证明了一系列有关黑洞的经典理论重要定理, 其中包括: (1) 黑洞视界面积不随时间减少; (2) 稳态黑洞视界上引力处处相等;此定理恰好与热平衡体系的温度处处相等相对应; (3) 不能通过有限的步骤把它降为零; (4) 黑洞质量的变化一定伴随着黑洞的面积、角动量J的变化而变化, 这一关系可以表示为守恒定律的形式, 式中为黑洞自转角速度。这一规律的重要之处在于, 其中面积不减定理正对应于经典热力学第二定律, 两个定律的相似性暗示着黑洞很可能是一个热力学系统, 它的温度与黑洞视界表面积呈正比, 如果把黑洞的熵定义为与视界面积呈正比的有限值, 与热力学第二定律做对比, 可以得到黑洞的温度与视界表面的引力呈正比。由此, 上述定理恰与转动物体的热力学第一定律d E=Td S+d J相对应。式中E、T与S分别表示转动物体的能量、温度与熵值, Ω与J分别为转动物体的角速度与角动量。上述定理恰好与热平衡体系的温度处处相等相对应。据此, 仿照热力学的4个定律, 有所谓的黑洞热力学四定律。
黑洞热力学第一定律是一个很重要的公式, 表述时把黑洞的一些参量组合成了类似于热力学第一定律的形式:
式中M、J、Q分别是黑洞的总质量、总角动量、总电荷;A、Ω、V分别是黑洞的表面积、转动角速度和表面上的静电势。称为黑洞的表面引力。此公式与普通转动物体的热力学第一定律表达式:
非常相似。式中U、T、S分别是系统的内能、温度和熵。由于发现了描述黑洞的物理量之间存在与普通热力学一致的性质, 这样经过进一步论证获得了黑洞的热力学第一定律。
4 普通热力学第二定律与黑洞热力学第二定律
4.1 热力学第二定律的表述与地位
热力学第二定律是在能量守恒定律建立之后, 在探讨热力学的宏观过程中而得出的一个重要的结论。
热力学第二定律的表述有很多种, 但实际上都是互相等效的。比较有代表性的有如下两种表述方式:
(1) 不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 (克劳修斯) 。
(2) 不可能从单一热源吸取热量, 使之完全变成有用功而不产生其他影响 (开尔文) 。
热力学第二定律是热力学的又一基本定律。它是关于在有限空间和时间内, 一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的总结。自热力学第一定律被发现以后, 人们注意到许多自行发生的过程都是单方向的。例如热量从高温物体传到低温物体, 液体由高处向低处流动, 气体的扩散与混合, 其反向自行发生的过程虽然没有违反第一定律, 却从来还没有发现过, 可见除了第一定律外, 必定还有其他的定律则在限制这些过程的发生。
以上两种说法 (也包括其他表述法) 所描述的一个事实是:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
热力学第二定律是关于自然界涉及热现象宏观过程进行方向的规律。其实, 热力学第二定律还可以有其他很多种不同的表述方式。例如我国有一句成语“覆水难收”, 其实是“覆水不收”。脸盆里的水泼到地上, 是不可能再收回来的, 这也可以看作是热力学第二定律的一种表述形式。广义地讲, 只要指明某个方面不可逆过程进行的方向性就可以认为是热力学第二定律的一种表述。
热力学第二定律改变了人们对时间的理解。已经知道, 热力学第二定律事实上是所有单向变化过程的共同规律, 而时间的变化就是一个单向的不可逆过程, 对每个人都一样, 时间一去不复还, 因此还可以这样理解:时间的方向, 就是熵增加的方向。这样, 热力学第二定律就给出了时间箭头。物理学的进一步研究表明, 能量守恒与时间的均匀性有关。这就是说, 热力学第一定律告诉我们, 时间是均匀流逝的。结果我们看到:热力学第一定律指出, 时间是均匀的;热力学第二定律指出, 时间是有方向的。这两条定律合在一起告诉我们:时间在向着特定的方向均匀地流逝着。
4.2 由普通热力学第二定律到黑洞热力学第二定律
按统计物理学观点, 熵可以看作系统混乱度的量度, 按信息论观点, 熵可以看作关于系统精确状态的信息的缺乏程度, 根据经典广义相对论证明了一个稳态黑洞的视界上的表面引力处处相等;又证明了黑洞的质量、视界上的引力加速度。视界面积、角速度和角动量之间有一定的关系;并且黑洞质量的变化总是伴随着黑洞视界面积呈比例的变化。
在黑洞物理学中, 通常把黑洞的视界叫做黑洞的表面, 把黑洞视界的面积简称为黑洞的面积, 霍金根据经典广义相对论严格证明了黑洞的视界面积随时间永不减少, 这就是面积增加定理, 又叫霍金定理。这条定理最早启发人们把黑洞与热力学联系起来热力学第二定律的数学表述是熵增加原理, 而熵增加原理的一个通常说法是孤立系统的熵永不减少。因此, 黑洞视界面积与热力学中熵的概念有相似之处。
若赋予黑洞以正比于黑洞视界面积的熵SBH, 定义宇宙的广义熵S'为黑洞外物质熵S与黑洞熵SBH之和, 即S'=S+SBH, 则广义热力学第二定律应该为:宇宙广义的总熵顺时永不减少, 即δS'≥0如果广义热力学第二定律确实成立, 那么赋予黑洞的正比于视界面面积的熵就只能解释为黑洞的物理熵, 黑洞四定律可能就的确代表将普通热力学用以描述黑洞这样一个热力学系统的四定律。Hawking证明黑洞存在热辐射的这一结论更支持了上述看法, 这以后人们普遍相信黑洞具有熵。
霍金指出黑洞的“面积定理”:黑洞的面积A随时间变化只能增加, 不能减少, 即:
即:黑洞的熵随时间永不减少。而热力学第二定律可以表述为熵增加原理, 即一个孤立系统的熵永不减少。
这个定理认为, 物质落入黑洞、两个黑洞相撞等导致黑洞面积增加的过程, 是可以发生的。而一个黑洞分裂为两个黑洞的情况, 由于会导致黑洞面积减少, 因而是不可能发生的。面积定理, 不由使人想起热力学中的熵。
黑洞熵的表达式的引入是通过类比实现的。根据经典广义相对论, 由能量守恒定律和黑洞温度的定义, 可得黑洞热力学第一定律:而热力学第一定律是热和能的一种形式, 能量是守
恒的。由此可见, 黑洞的视界面积与热力学中的熵确有相似之处, 用类比方法可以认为黑洞的熵为:
即:黑洞的熵随时间永不减少。而热力学第二定律可以表述为熵增加原理, 即一个孤立系统的熵永不减少。
这与热力学中, 并不是所有满足能量守恒的过程都可以实现。只有同时满足第二定律:封闭系统的熵不能减少这一条件才可以实现。熵增加原理是一条与能量守恒有同等地位的物理学原理。实践证明, 只要忽略这一原理就会不可避免的遭到失败。霍金在不考虑量子效应、宇宙监督假设和强能量条件成立的前提下证明了面积定理:黑洞的表面积在顺时方向永不减少。真实的时空都满足强能条件, 即时空的应力不能太小。两个黑洞合并为一个黑洞面积增大, 因此可以实现。但一个黑洞分裂为两个黑洞, 面积减小, 因此即使满足能量守恒也是不可能实现的。在面积定理约束下, 两个等质量黑洞合并, 若面积不变可以放出约30%的黑洞能量。面积定理很容易使物理学家们联想到第二定律的熵, 它是惟一显示时间箭头的物理定律。贝肯斯坦等通过对黑洞的微观分析, 认为黑洞有与面积呈正比的熵, 这正是热力学第二定律在黑洞力学中的具体体现。
5 普通热力学第三定律与黑洞热力学第三定律
随着低温技术的发展, 人们不断向低温极限冲击, 但越是接近绝对零度, 温度的降低越困难。1912年, 发现能斯特定律:
不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。
这就是热力学第三定律。它的另一种表述形式:
任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到, 称为不能达到原理。
一个系统存在熵就存在温度, 在视界面积与熵呈正比的前提下容易证明表面引力与温度呈正比。表面引力就是将物体放在视界处 (若黑洞旋转就认为物体与视界一起旋转, 与视界相对静止) 受到的引力场强度。极端黑洞已被证明表面引力为零。也就是说, 极端黑洞是绝对零度的黑洞。热力学第三定律告诉我们, 不能通过有限次操作把温度降到绝对零度。因此可以存在黑洞热力学第三定律:不能通过有限次操作把一个非极端黑洞转变为极端黑洞。它与彭若斯的宇宙监督假设是等价的。它是一条独立于第一定律与第二定律的公理。
开始人们认为这种相似只是形式上的, 因为黑洞不能看成普通的热力学系统, 不能用普通热力学来描述, 否则在论证黑洞热力学第零定律时将充满矛盾, 例如, Kerr黑洞:
式中M、a、r分别为黑洞质量、单位质量角动量和外视界半径。这样定义的黑洞熵, 在Kerr黑洞趋于极端黑洞时, 即趋于绝对零度时, 由于α→M, r→M, 显然有:
熵不趋于零。所以, 这样定义的黑洞熵, 不满足能斯特定理, 不能看作普朗克绝对熵。
解决的办法是重新定义黑洞的熵。在第三部分第2点已经论述了黑洞熵的定义过程, 既:S'=S+SBH。新公式给出的黑洞熵, 与以往只用外视界面积表达的黑洞熵不同, 包含内、外视界两部分面积的贡献。霍金认为黑洞热性质不应仅由其外视界参量表示, 黑洞应看作由两个子系统 (外视界和内视界) 组成的复合热力学系统。内、外视界对其热性质均有贡献。黑洞熵不仅与外视界面积有关, 也与内视界面积有关。我们讨论了黑洞内视界的热性质, 重新定义了黑洞熵。新的黑洞熵, 满足能斯特定理, 可以看作普朗克绝对熵。
当黑洞趋于绝对零度时, 新定义的黑洞熵趋于零, 满足能斯特定理。所以, 它可以看作黑洞的普朗克绝对熵。以往只用外视界面积定义的黑洞熵有缺点, 正确的黑洞熵表达式应该是本文给出的S', 满足能斯特定理的表达式。
5 结论
通过本文的分析比较可以看出黑洞具有与普通热力学四定律相应的四个定律, 从而启发人们将对黑洞的研究引导到探讨它是否真正具有热性质上来。经过深入细致地研究发现, 它不仅具有一般的力学性质, 还有一些特别性质。它的表面引力是常数;它的质量、表面引力、角速度、角动量之间存在关系;它的面积随时间永不减少;定义广义熵后, 其熵值随温度趋于绝对零度而趋于零。这些性质都与普通热力学四定律相对应。揭示黑洞具有与普通热力学相应的性质, 它具有温度和熵, 是一个热学体系。这样将对黑洞的研究推向更广阔的领域。
尽管在黑洞热力学的发现过程中, 经过了长期的争论和创新, 但正是这些争论和创新, 使我们能够逐渐认识黑洞, 为此许多科学家正在辛勤的工作着, 新的发现将不断被提出。
参考文献
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智者定律 篇5
愚者做事不善于考虑, 却善于实际动手。
某日, 智者与愚者同去一座古城。二人来到城下, 只见城门紧闭, 门上有一层厚厚的灰, 门把手处依稀可见许多人的手掌印。
智者见此, 止步曰:“此门落满尘土, 说明很久无人打开过, 门把手处有手掌印, 说明有人曾推过此门却没有推开, 据我分析, 此门一定是关着的。我们回去吧!”
愚者听罢, 并无反驳。他径直走到门前, 看了一下, 伸手去推门把手, 伴随着“咯吱”一声响, 门却被推开了。
智者哑然。
体验焦耳定律问题 篇6
清晨, 当报时的铃声响过之后, 辛勤的爸爸妈妈在你的梦乡里就起床为你准备早餐了.于是, 厨房里的电饭锅、电炒锅等等就开始工作了, 它们用源源不断的电热将你的早餐渐渐由生米生菜变成了香喷喷的饭菜, 等你起床的时候, 卫生间里的电热水器也早已自动启动, 热乎乎的洗脸水已经等你一会儿了……我们的生活已经离不开电热了!
1.焦耳定律
(1) 内容:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比, 跟导体的电阻成正比, 跟通电时间成正比.
(2) 公式:
Q=I2Rt
(3) 对应单位:
1 J=1A2·Ω·s
(4) 微观解释:
当导体内的电子在电场力作用下做定向运动时, 会与金属离子不断碰撞, 碰撞时把一部分动能传给离子, 使离子的热运动加剧, 导致发热.显然, 电流越大, 电阻越大, 碰撞就越频繁、剧烈, 发热就越多.
2.电功和电热的区别与联系
(1) 区别
电功是指输入某段电路的全部电能, 或这段电路上消耗的全部电能:W=UIt.
电热是指在这段电路上因发热而消耗的电能:Q=I2Rt.
(2) 联系
从能量转化的角度分析, 电功与电热的数量关系为:W≥Q, 即UIt≥I2Rt.
(3) 纯电阻与非纯电阻电路:
在纯电阻电路中, 如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路, 电流做功全部转化为内能, 电功等于电热, 即W=Q或UIt=I2Rt, 在计算电功和电热时, 可采用公式undefined中任一形式进行计算.
在非纯电阻电路中, 如含有电动机、电解槽, 给蓄电池充电、日光灯等, 电流做功除了一部分转化为内能外, 还有一部分转化为机械能或化学能等, 此时有W>Q, 或UIt>I2Rt, 此种情况下, 电功只能用公式W=UIt进行计算, 电热Q只能用公式Q=I2Rt计算, 在计算产生的机械能或化学能时可用公式:W=Q+E其他.
例题热身
一、电动机的做功功率
例1 如图1, 一辆电车上的电动机的额定电压是110伏, 内阻是4欧, 在正常行驶时, 通过电动机的电流强度是5安培, 若不计电车内部的磨擦引起的能量损失, 则电动机产生的牵引力的功率是 ( )
(A) 3.025 kW (B) 0.55 kW
(C) 0.45 kW (D) 0.10 kW
解析:电动机不是纯电阻, 含有电动机的电路不是纯电阻电路.电动机产生的牵引力的功率不是电功率, 而是电动机的输出机械功率.电动机消耗电路中的电功率, 把其中一部分转化为内阻上的发热功率, 另一部分转化为机械功率输出去.电路输给电动机的电功率P=UI=110×5=550 W, 在电阻上的发热功率P焦=I2R=52×4=100 W, 转化机械功率P机=P-P焦=550 W-100 W=450 W=0.45 kW.选项 (C) 正确.
答案: (C) .
点拨:对于含有电动机的电路, 不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路, 要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分, 直流电动机两端加上电压以后, 若电动机转动则有电能转化为机械能, 此时的电路为非纯电阻电路, 部分电路的欧姆定律不适用, 若电动机不转, 则没有电能转化为机械能, 此时损失的电能全部转化为内能, 这时的电路是纯电阻电路.因此, 分析电路问题时, 要重视从能量的角度出发, 这样会感到思路清晰, 解题当然就很顺利了.
二、电功与电热
例2 某一电动机, 当电压U1=10 V时带不动负载, 因此不转动, 这时电流为I1=2 A.当电压为U2=36 V时能带动负载正常运转, 这时电流为I2=1 A.求这时电动机的机械功率是多大?
解析:电动机不转时可视为为纯电阻, 由欧姆定律得, undefined, 这个电阻可认为是不变的.电动机正常转动时, 输入的电功率为P电=U2I2=36 W, 内部消耗的热功率P热=IundefinedR=5 W, 所以机械功率P=31 W.
点拨:由这道例题可知, 电动机在启动时电流较大, 容易被烧坏;正常运转时电流反而较小.在非纯电阻电路里, 要注意区别电功和电热, 注意应用能量守恒定律.①电热Q=I2Rt.②电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut.③由能量守恒得W=Q+E, E为其他形式的能, 这里是机械能;④对电动机来说, 输入的功率P入=IU;发热的功率P热=I2R;输出的功率, 即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R.
三、生活中的电热
例3 如图2所示是电饭煲的电路图, S1是一个限温开关, 手动闭合, 当此开关的温度达到居里点 (103 ℃) 时会自动断开;S2是一个自动温控开关, 当温度低于60 ℃时会自动闭合, 温度高于8 0 ℃时会自动断开, 红灯是加热状态时的指示灯, 它在保温状态下是不亮的, 黄灯是保温状态下的指示灯.限流电阻R1=R2=500 Ω, 加热电阻丝R3=50 Ω, 两灯的电阻不计.
(1) 根据电路分析, 叙述电饭煲煮饭的全过程 (包括加热和保温的过程) .
(2) 简要回答, 如果不闭合开关S1, 电饭煲能将饭煮熟吗?
(3) 计算加热和保温两种状态下, 电饭煲的消耗功率之比.
解析: (1) 电饭煲盛上食物后, 接上电源, S2自动闭合, 同时把手动开关S1关闭, 这时黄灯短路红灯亮, 电饭堡处于加热状态, 加热到80 ℃时, S2自动断开, S1仍闭合待电饭煲中水烧干后, 温度升高到103 ℃时.开关S1自动断开, 这时饭已煮熟, 黄灯亮, 电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热, 待温度下降至70 ℃时, S2自动闭合, 电饭煲重新处于加热状态, 待温度上升到80 ℃时, 又自动断开, 电饭煲再次处于保温状态.
(2) 不能, 因为如果不闭合S1, 则只能将食物加热至80 ℃.
(3) 设电饭煲处于加热状态时, 功率为undefined
设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2, 则:undefined, 所以P1∶P2≈12∶1.
《焦耳定律》教学尝试 篇7
第一步:展现生活, 问题引入。
首先就利用多媒体课件展现一辆电动车, 并且做如下说明:
电动车以价格低廉、经济实用颇受人们青睐, 现在已经开始进入平常百姓家庭。可能我们不少同学家都有电动车。俗话说:便宜无好货。电动车的劣势也非常明显。那就是动力不强, 爬坡能力有限, 当遇到坡度大一点的路面的时候都要停下来推。
接着, 在同一屏幕投影长城, 说明如下:
长城以雄伟、壮观、陡峭而闻名于世, 毛主席就曾经写诗歌颂:不到长城非好汉。我们大家现在所看见的就是其中最为著名的一段长城:八达岭长城。
跨越空间想象:
试想, 当我骑电动车去上八达岭长城的时候, 那会是一番怎样的情形呢?
(学生大笑, 彼此相互讨论)
老师总结出学生的部分语言:
用书面语言来表示, 那就是没辙了;用时髦的语言来表示, 那就是歇菜了;用生活的语言来表示, 那就是烧掉了。
接着发问:这是为什么呢?
完成新课导入, 形成以下投影。
第二步:布置任务, 学生讨论。
投影一段导线, 指出导线两段电压为U, 通过导线的电流为I, 经历时间t以后的电场力所做的功, 安排学生思考、解答, 得出电功的表达式, 指出单位与功的单位相同:J。
带领学生一道粗略计算家庭每月的耗电量, 目的是要说明家庭用电以焦耳作为单位太小, 需要用大一点的单位, 从而引出KWh (度) 的单位。
与学生一道思考家里用电量主要是消耗在哪些用电器上, 这些用电器耗电大?从而引出电功率的概念。引导学生推导出电功率的表达式。形成如下投影:
第三步:演示实验, 置疑所学。
[过渡]指出根据上面电功率的表达式, 知道某个用电器两端的电压和通过的电流, 就应该知道了这个用电器的电功率。出示一个小电机, 下面我们来设计一个电路计算小电机的电功率。
请同学们设计一个简单的电路。
然后根据电路完成实验。刚开始控制电压让电机不动, 让学生记下电流表和电压表示数, 计算出电功率;然后手动转动转子, 使电机正常运转, 学生记下示数, 计算出电功率。发现两次得出的电功率不一样, 质疑原因。这是为什么呢?形成如下投影:
第四步:师生互动, 分析总结。
引导学生思考, 从能量转化的角度思考:卡住与正常运转的区别。
[教师总结]卡住是电能全部转化为内能, 用来发热;正常运转电能不仅转化为内能, 更多转化为其他形式能量。把卡住的这种电能全部转化为内能, 用来发热的电路称为纯电阻电路。从字面上来理解就是只有电阻的电路, 如现实生活中的热得快、电饭堡等。把正常运转电能不仅转化为内能, 更多转化为其他形式能量的电路成为非纯电阻电路。从字面上来理解就是不是只有电阻的电路。其实现实生活中绝大多数用电器都是非纯电阻电路。例如电风扇, 假如在炎热的夏天, 我们正需要一丝凉爽的的风的时候, 而我们打开电风扇, 电风扇却仅仅发热那将是怎样一番情景啊! (学生大笑) 现实中, 我们为了保护电器设备, 往往要想办法消除或者减少电器设备在使用时产生的热量, 例如电脑室一般都有空调, 电脑内部也安有风扇。但是有时候我们也需要这种热量。例如我们有的同学喜欢看电视, 而家长又不让, 怎么办呢?与家长玩起了捉迷藏的游戏, 家长外出了就打开电视, 瞅准家长要回来了就关掉电视。但是有的家长比较聪明。 (学生笑) 回家一摸电视有没有发热就知道了。
趁着热烈气氛, 师生共同分析。总结得出焦耳定律, 电热、热功率。形成如下投影:
第五步:巩固讨论, 加深印象。
回归课前所提问题, 投影如下问题, 让学生讨论回答, 以巩固所学知识。
朗伯-比尔定律和光 篇8
根据测量原理, 仪器分析方法主要分为光学、电化学、色谱法三大类。在光学分析法中, 朗伯于1760年发现了溶液吸光度和液层厚度关系——朗伯定律;比尔于 1852年发现了溶液吸光度和溶液浓度之间关系——比尔定律。吸光度是溶液对光的吸收程度。
光是什么?从生活常识上说, 光是地球生命之源, 光是人类生活的依据, 没有光什么都看不见。从科学定义上说, 光是电磁波或电磁辐射, 是振动的电场和磁场在空间的传播, 光由光子为基本粒子组成, 光既是一种粒子同时又是一种波, 具有波粒二象性, 就像水滴和水波的关系。光是一种能量的载体, 可以从一个物体传播到另一个物体, 且不需要任何传播媒介。真空中的光速是宇宙极限速度, 约为每秒三十万公里, 太阳发出的光八分钟到达地球, 以这个速度围绕地球赤道奔跑, 一秒钟能跑七圈半。2011年“超光速中微子实验”震惊世界, 2012年实验团队却说实验结论是错误的, 迫于舆论压力团队负责人主动下了岗。光传播不需要介质, 但光可以在空气、水等透明物质中传播, 空气中的光速接近真空中的光速, 水中的光速约为真空中光速的四分之三, 玻璃中的光速约为真空中光速的三分之二。
光是电磁波, 故称为光波, 光波按波长或频率排序得到的电磁波序列叫光谱或电磁波谱, 从波长0.005纳米的γ射线到波长1, 000米的无线电波都是电磁波, 都属于光的范围。通常把波长从10纳米到1毫米的光谱区叫光学光谱区, 包括远紫外线、近紫外线、可见光、近红外线、中红外线、远红外线。波长越短的光能量越高, 在光学光谱区中紫外线能量最高, 能杀灭病菌, 同时也能伤害人的皮肤和视网膜。
眼睛是重要的感觉器官, 进入眼睛的光线叫视线, 视线在视网膜上产生物体影像引起大脑视知觉, 简称视觉。无线电波, 微波, 红外线, 紫外线, x射线, γ射线等都是光的范畴, 有了这些光眼前还是一片漆黑, 因为人眼不能感知它们。可见光是光谱中人眼可以感知的部分, 占光谱中极窄区域, 波长范围一般在400到700纳米之间, 不同人的可见光谱范围略有差异, 有一些人能够感知波长380到780纳米的光。正常视力的人对波长555纳米的光最敏感, 这个波长处于光学频谱的绿光区域, 楼道里“安全出口”四个字及指示箭头用绿色灯罩就是为了醒目, 黄色光波长靠近555纳米, 人眼对黄色也较敏感。紫外线不能引起人类视觉, 但包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段, 花朵通过反射紫外线来吸引昆虫前来传粉。
东边日出西边雨, 道是无晴却有晴, 在这种气象条件下, 空气中的水滴组成一种天然的棱镜, 日光中波长不同的光折射率不同, 于是产生分光现象, 所处区域与太阳角度适宜会看到美丽的彩虹, 波长不同的可见光引起不同的颜色视觉, 由于人对颜色的分辨能力有限, 一定波段范围的光会引起相似的颜色感觉, 例如紫光的中心波长410纳米, 波长范围380～ 435纳米, 在这个波长范围内人的视觉都是紫色的, 称为单色光, 和单色光相对的是复合光, 复合光用棱镜等色散元件能分解出其它颜色的光。日光是复合光而且是全色光, 含有可见光中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫全部单色光, 只要选择三种单色光, 就可以按不同比例复合出日常生活中可能出现的各种色彩, 光学中的三原色为红、绿、蓝, 颜料的三原色为红、黄、蓝, 三原色的选择完全是任意的。
人借助视线来判断物体颜色, 视线有三种, 一是光源发出的光;二是透射光, 穿过透明物体的光线, 透过光决定透明物体的颜色;三是反射光, 反射光是视线最普遍的形式, 反射光决定不透明物体的颜色, 可见光全部被吸收时物体呈黑色, 可见光全部被反射时物体呈投射光颜色, 太阳光的可见光全部被反射时物体呈白色, 因而阳光为白光。白光除了可由所有波长的可见光复合得到外, 还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到, 能复合成白光的两种色光叫互补光。用白光照射物体时, 如果物体吸收了白光中某种颜色的光, 则物体就会显示吸收光的互补光的颜色, 例如蓝光和黄光为互补光, 当太阳光照射某物体时蓝光被吸收了, 则该物体就会呈现黄色。物体呈现颜色和吸收光颜色互为互补色。
有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光, 只反射了这种颜色的光, 这种说法是不对的。例如, 草是绿色的不是因为它吸收了绿光以外的所有可见光, 吸收的光线越多就越近于黑色, 草的叶绿素主要吸收的是紫光和红光, 紫光和红光的互补光颜色是青绿色, 实际草的颜色是它反射多种光的混合效果。物质对光的选择吸收是由于不同物质分子的能级分布不同, 物质分子从低能级跃迁到高能级所需能量决定了吸收光的波长。
光信号传入大脑需经过一段短暂的时间, 光的作用结束后视觉形象并不立即消失, 视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”又称“余晖效应”, 这种残留的视觉称为“后象”, 视觉后象分正后象和负后象两种, 正后象是一种与原来性质相同的感觉印象, 负后象则是一种与原来刺激相反的感觉印象, 如果看到的是一个有颜色的光刺激, 则负后象是原来注视颜色的互补色。
所谓的物体颜色是指在日光下呈现的颜色, 用红光照射白色物体时物体呈现红色, 因为只有红光可供反射, 物体的颜色由它的表面物质特性和投射光两个因素决定。在商品陈列上必须考虑光的影响, 光线用得不当会毁坏商品的形象, 用得恰当会给商品增色。对于一般照明而言人们更需要白光光源, 白炽灯等绝大多数光源都是白光光源, 它们发出光和日光相似。
朗伯-比尔定律, 又称光吸收定律, 当一束平行单色光照射样品溶液时, 溶液的吸光度与溶液的浓度及光程 (溶液的厚度) 成正比关系。这里的“单色光”定义和前边不同, 是指由具有相同能量的光子组成的单波长的光。这里的“单色光”改为“单波长光”更贴切, 光的颜色对朗伯-比尔定律没有意义, 何况“单色光”这个词有更合适的岗位。
摘要：朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据, 应用于分子吸收光谱 (紫外、可见光、红外) 和原子吸收光谱。学习朗伯-比尔定律需要先认识光的本质和特性, 人们生活离不开光, 本文介绍了一些与光有关的生活常识。
关键词：可见光,单色光,复合光,互补色,单波长光
参考文献
[1].曹国庆, 钟彤.仪器分析技术[M].北京:化学工业出版社, 2009