絕熱冷卻

雲室(Cloud Chamber)─ 絕熱冷卻的應用

雲室(Cloud Chamber)─ 絕熱冷卻的應用
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

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首張觀測到正電子存在的雲室照片。(圖片來源:維基百科)

「雲室」也就是一般所知的「威爾遜雲室(Wilson chamber)」,用於偵測離子化輻射(該輻射可以使氣體離子化)所產生的粒子軌跡。其最基本的形式,包含一個密封的空間,其中有過冷或過飽和的水或酒 精蒸汽,當α或β粒子與雲室中的混合物(蒸汽)產生作用後,將其軌跡上所碰撞的氣體離子化,所產生的離子,將扮演凝結核的角色,因此在離子的周圍將會產生薄霧(因為雲室中的混合氣體已達到凝結溫度),於高能的α或β粒子經過的路徑將聚集水滴,間接的將其路徑顯示出來。不同粒子的軌跡將有不同的形狀。例如,α粒子形成寬且直的軌跡,然而,電子相對較窄且容易產生偏折,當垂直磁場加在雲室中,正、負帶電粒子將往相反的方向偏折。

絕熱增溫〈adiabnatic heating〉與絕熱冷卻〈adiabatic cooling〉

絕熱增溫(adiabnatic heating)與絕熱冷卻(adiabatic cooling)
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

「絕熱增溫」與「絕熱冷卻」,經常發生在氣體壓力產生變化的時候。絕熱增溫發生在氣體的壓力增加的時候,例如柴油引擎在運轉過程中,利用瞬間的增壓來提升氣體 的溫度,藉此點燃柴油。絕熱增溫也發生在地球大氣層中,當氣團高度減少時,因為氣壓的增加也會導致溫度的上升。例如自海洋吹來的風在越過中央山脈時,因為高度上升,在迎風面因為地形阻擋形成降雨,但越過山峰後,高度驟減,越靠近地面氣壓越大,產生絕熱增溫,空氣溫度上升,將形成「焚風」。