歷史做實驗裝置

馬德堡半球：大氣壓強；托里拆利

『叄』 歷史上規模最大花錢最多的實驗裝置是什麼

速度廣東分行發給結核桿菌打發高峰過後

『肆』 人類歷史上有過哪些令人毛骨悚然的實驗呢

前蘇聯曾經在40年代末進行過一次恐怖的睡眠實驗，由軍方和科研人員組成，為了研究士兵在戰場上究竟多久可以不睡覺。但是這個實驗確實相當地恐怖

他們為了知道人究竟可不可以不睡覺，人長時間不睡覺究竟會怎樣，於是他們就找了5個戰犯，對他們說，如果他們能夠30天吧睡覺，那麼他們就可以被釋放。當然這本身就是一個謊言，但是這5個戰犯聽了覺得也不錯，非常地開心，因此在一開始的時候是非常地配合的。

士兵想把這4個人強行帶出屋子，但是這4個人拚死抵抗，他們不願意出去，希望留在這個屋子裡，在抵抗的過程中，有一個士兵的脖子被抓破，流了很多血而死，還有一個士兵的腿部動脈被咬破，也是流血過多而死。

醫生在對他們身上的傷痕研究後發現，他們身上的傷痕都是自殘造成的，而且有人還吃自己身上的肉，屋子裡明明留了很多的食物但他們都沒有吃，他們吃的是自己身上的肉！

『伍』 如圖是依據歷史上著名的化學家拉瓦錫關於空氣的成分研究的實驗原理而設計的研究空氣的一套實驗裝置．在集

（1）由於紅磷燃燒消耗了氧氣，瓶內壓強減小，所以，待紅磷熄滅並冷卻後，打開彈專簧夾，觀察屬實驗現象及水面的變化情況是：燒杯中的水進入集氣瓶，水約占集氣瓶剩餘容積的

1

5

．
（2）實驗中導致液面上升體積達不到到液面以上體積的

1

5

的可能原因有：①紅磷的量不足，氧氣未完全消耗掉； ②裝置漏氣，使進入的水偏少；③未等到裝置冷卻到室溫，就打開了彈簧夾，使進入的水偏少； ④導管過長，導管內留有的水過多．
故答為：（1）燒杯中的水進入集氣瓶，水約占集氣瓶剩餘容積的

1

5

．（2）①紅磷的量不足； ②裝置漏氣；③未等到裝置冷卻到室溫，就打開了彈簧夾； ④導管過長，導管內留有的水過多．

『陸』 歷史上驗證麥克斯韋速率分布的實驗有哪些

熱學研究（論文）
- 2 -
z三個方向上的分量為,,xyzvvv。處於平衡態的氣體分子速度分布應該是各向同性的，在速度區間xxxv~vdv，yyyv~vdv，zzzv~vdv內的分子數dN顯然與總分子數N和速度間隔體元xyzvvvddd成正比
即2xyz()vvvdNNFUddd （2222
xyzUvvv） （1）
這里比例系數 2()FUxyz
dNNdvdvdv (2 )
為速度分布函數
由於速度分布函數的各向同性，速度的任一分量的分布於其它量無關，故可設
2
()()()()xyzFUfvfvfv （3）
對上式兩邊取對數的
2
ln()ln()ln()ln()xyzFUfvfvfv
上式分別對,,xyzvvv求偏導 先對xv
x2
2
)1
12v())dF
UUFUdU




xxxxx
f(v 且
vf(vvv
整理後可得
2
2
xd)1
1
1
()2v)ddF
FUdU



xxxf(vf(vv
同理有
2
2
yd)1
11
()2v)
ddF
FUdU




yyy
f(vf(vv
2
2
zd)1
1
1
()2v)
ddF
FUdU




zzz
f(vf(vv
以上三式左邊相同，故右邊也相等 可令
xyzd)d)d)1
1
1
1
1
1
2v)
d2v)
d2v)
d





yxzxx
yy
zz
f(vf(vf(vf(vvf(vvf(vv
對上式積分得2
2
2
y
x
z
vvvyzfAe
fAe
fAe
x（v）=（v）=（v）=
將其帶入（3）式有 2
2
2
xyzv+v+v2
3F(U)=Ae
（）
（5）
考慮到具有無限大速率的分子出現的幾率極小，故應為負值

熱學研究（論文）
- 3 -
令2a， 有歸一條件有：
22
2222
y
x
z
vvv2
3
F(U
)A
e
e
e
1aa
axyzx
y
zdvdvdvdvdvdv






由積分公式
22
e
ax
dxa


可知
上式33
A()1a

 得a
A=


於是 222
xyzv+v+v2
3
a
F(U)=()e

2-a（）
（6）
在利用分子平均動能等於3
2
kT
2
13
22mU
kT


則 23kTUm

即 223(U)F(U)xyzkTdvdvdvm

 （7）
222
xyz2
2
2
222
222
xyzxyzxyzv+v+v2223
v+v+vv+v+vv+v+v3
22
2
a
()()e
a
(
)
[e
e
e
]x
yz
xyz
x
yzxyz
v
vvdvdvdvv
vvdvdvdv

22
22-a（）
-a（）
-a（）
-a（）

僅取上積分式中一項22
2
xyzv+v+v2e
xxyz
vdvdvdv2-a（）

2
2
2
2
2
2
2x
2x
ve
v
e
y
x
z
y
x
z
avavavxyz
avavavxyz
e
e
dvdvdvdve
dve
dv

由積分公式22
23
1
2ax
xe
dxa


 2
2
ax
e
dxa



可得 原式3
23
2
5
1
122a
a
a





熱學研究（論文）
- 4 -
則
2222
2222
3
2()
253
2()
25
1212xyzxyzavvvy
yavvvz
zve
dvav
e
dva



代入（7）式有3
23
5
13(
)(3)2a
kTa
m




得 2makT

代入（6）式有
222
3
()
2
22()(
)2xyzmvvvkT
mFUe
kT
 （8）
通常說的速率分函數，f（u）指的是不論速度方向如何，只考慮速度的大小點的分布，在這種情況下，自然應該用球坐標系表示速度區間
2rsinvsin{dddrvdddv
2
球坐標空間 、、 dV=r
球速度空間 、、 d=
則 xyz2
x
y
z
vdddsin{vvvvvv
vdddv

、、、、
2
3
2/22
20
0
(
)sin2mvkT
dNme
vdddvN
kT



2
3
/22
24(
)2mvkT
me
vdvkT

可得： 2
3
/22
2()4(
)2mvkT
dNmfue
vNdV
kT


四． 實驗驗證
在麥克斯韋從理論推導速度分布律後的近半個世紀，由於當時的技術條件，主要是高真空技術和測量技術的限制，要從實驗上來驗證麥克斯韋速度分布律是非常困難的，直到1920年，英國物理學家斯特恩才做了第一次的嘗試。雖然實驗技術曾經有許多物理工作者做了進一步的改進，但直到1955年才由哥倫比亞大學的密勒和庫士提出了這個定律的高精確的實驗證明。
1、實驗裝置簡介

熱學研究（論文）
- 5 -

（1）、o為分子或原子射線源
（2）、R是用鋁合金製成的圓柱體，圓柱體上均勻地刻制了一些螺旋形的細槽，細槽的入口狹縫與出口狹縫之間的夾角o4.8
（3）、D是根據電離計原理製成的檢測器，用來接收原子射線，並測定其強度
（4）、整個裝置都放在抽成真空的容器內 2、實驗原理
實驗時，圓柱體R以一定的角速度轉動，由於不同的速率的分子通過細槽所需的時間不同，各種速率的分子射入入口狹縫後，只有速率嚴格限定的分子才能通過這些細槽，而不和細槽壁碰撞。分子沿細槽前進所需的時間為tvl


，從而有lv



只有速率滿足上述關系的分子才能通過細槽，其它速率的分子將沉積在細槽的內壁上。因此旋轉主體起到了速率選擇器的作用，改變角速度，就可以使不同的分子通過。 3、實驗過程與結果
改變圓柱體轉動的角速度，依次測定相應分子射線的強度，就可以確定分子射線的速率分布情況。
試驗表明，射線強度確為速率v的函數，強度大，表明分布在該速率區間內的分子數所佔的比率較大，反之亦然。
實驗還表明，在相同條件下，各相等速率區間內的分子數比率不同，多次實驗得到同一速率區間內的分子數比率大致相同。這就說明分子速率確實存在一個恆定的分布律。
1955年密勒與庫士測定了從加熱爐內發射出來的鉈原子速率分布，實驗溫度為1400K,並由實驗數據會出了鉈原子速率分布的試驗曲線（見下圖）。

熱學研究（論文）
- 6 -

由試驗曲線可知：
（1）、()fv值兩頭小，中間大，()fv有一極大值
（2）、可認為大量原子（或分子）的速率是連續分布的，當v取得很小
時，則有 ()dNfvdv
N


()fv這一函數，麥克斯韋首先從理論上找到了
密勒與庫士於1955年在實驗上比較精確的證明了麥克斯韋速度分布律。
總結：
應用麥克斯韋速率分布律可以求與速度有關的函數的各種平均值；可以計算速率在~vvdv內的分子數dN；可以計算速率在有限間隔12~vv內的分子數N或者百分數/NN；也可以推導理想氣體的壓強公式、溫度公式、狀態方程及幾個實驗定律；還可以推導能量均分定理。
麥克斯韋速度分布律對於研究氣體無規則熱運動有重要意義，找到了微觀量求統計平均值的途徑，為氣體分子運動論奠定了基礎。
參考文獻：
（1）、張蘭知著，熱學，哈爾濱工業大學出版社，1998、11
（2）、言經柳，麥克斯韋速率分布律的推導，南寧師范高等專科學校校報，1999年第2期 （3）、吳瑞賢 章立源著，熱學研究，四川大學出版社，1987、4

『柒』 人類歷史上規模最龐大、花錢最多的實驗裝置是哪個

歐洲強子對撞機
建造經費最初是1995年通過的一筆26億瑞朗，另有一筆兩專億一千萬元瑞朗的經費作為實驗之用屬。然而，經費超支。在2001年的一次主要審核預期，將需增加四億八千萬元瑞朗在加速器的建造，與五千萬元瑞朗的支出在實驗運作上。同時，由於CERN年度預算的縮減，LHC的完工日期由2005年延後到2007年四月，以使用更多年度預算來支付。其中增加的一億八千萬元瑞朗，在於超導磁鐵的製造上。另外，尚有在興建放置CMS的地下洞穴時，遭遇到工程技術上的困難。預期的建造總額約為八十億元美金。

『捌』 下面是歷史上發現原子內部結構的幾個著名實驗的裝置圖，其中發現質子的裝置是（） A． B．

A、A圖通過α粒子轟擊氮核得到質子，是發現質子的裝置．故A正確． B、B圖是陰極射線偏轉內，從而確容定陰極射線是電子流，該裝置是發現電子的實驗裝置．故B錯誤． C、C圖α粒子的散射實驗，得出了原子的核式結構模型．故C錯誤． D、D圖α粒子轟擊鈹核得到中子的實驗，該裝置是發現中子的實驗裝置．故D錯誤． 故選A．

『玖』 歷史上的「雙頭狗」實驗是怎麼回事最後那兩只狗活了多久

在過去的半個多世紀里，科學已經取得了驚人的進步，我們今天所能做的大多數事情，在半個世紀以前的人們看來只會在科幻小說中出現。但就在20世紀50年代和60年代人們也做了一些瘋狂的實驗，例如：蘇聯的雙頭狗實驗。

弗拉基米爾·德米霍夫

上述實驗是由前蘇聯科學家弗拉基米爾·德米霍夫(VladimirDemikhov)進行的，他被認為是器官移植領域的先驅。德米霍夫博士還在器官移植中率先使用了免疫抑制劑，並設計了「第一個機械心臟輔助裝置」，這基本上是現代人工心臟的前身。通過這一裝置，德米科霍夫能夠在大約5個小時內恢復狗的心臟功能，這是一項很有意義的實驗，因為它是「第一個在被切除了心臟的動物身上保持血液循環的實驗」。在德米科霍夫之前，這是一個許多人認為不可能完成的壯舉。

盡管德米科夫的研究有潛在的意義，但除了少數科學家（最著名的是美國神經科學家羅伯特·懷特博士，他在20世紀70年代用恆河猴成功地重復了這個臭名昭著的實驗）之外，他的這一研究成果在很大程度上被科學界已經忽視了。

『拾』 問一個歷史上的物理實驗

是奧斯特發現的電流周圍存在磁場的實驗
科學家科拉頓，在1825年做了這樣一個實驗：把一塊磁鐵插入繞成圓筒狀的線圈中，他想，這樣或許能得到電流。為了防止磁鐵對檢測電流的電流表的影響，他用了很長的導線把電表接到隔壁的房間里。他沒有助手，只好把磁鐵插到線圈中以後，再跑到隔壁房間去看電流表指針是否偏轉。現在看來，他的裝置是完全正確的，實驗的方法也是對頭的，但是，他犯了一個實在令人遺憾的錯誤，這就是電表指針的偏轉，只發生在磁鐵插入線圈這一瞬間，一旦磁鐵插進線圈後不動，電表指針又回到原來的位置。所以，等他插好磁鐵再趕緊跑到隔壁房間里去看電表，無論怎樣快也看不到電表指針的偏轉現象。
後來奧斯特在教室跟學生講課的時候無意間發現了電流周圍存在磁場，經過反復試驗證明事實確實如此