[科普中国]-绝热约束

绝热约束，指热力学系数测量过程中的绝热条件。

热力学偏导数系数的值与测量时所施加的条件有关，这个条件，即是对系统施加的约束。1

定义很多热力学系数是偏导数式，即它们的值同它们测量时的条件有关。这种条件就是对系统施加的约束，最常用的是等温约束和绝热约束。例如，绝热压缩性因数，等温压缩性因数等。1

相关概念偏导数式一个多元函数对于它的某个变元作为唯一自变量而言的变化率。

偏导数的朴素思想，在微积分学创立的初期就多次出现在力学研究的著作中。普通的导数与偏导数在这一时期并没有明显地被区别开，甚至于两者都用同样的符号来表示。人们只是注意到其物理意义不同，偏导数是在多个自变量的函数中，考虑其中某一个自变量变化的导数。

偏导数的理论是由欧拉和法国数学家方丹、克莱罗和达朗贝尔在早期对偏微分方程的研究中建立起来的。欧拉在关于流体力学的一系列文章中给出了偏导数运算法则、复合函数偏导数、偏导数反演和函数行列式等有关运算。克莱罗证明了恰当微分的充要条件。达朗贝尔则在他的动力学著作中推广了偏导数的演算。2

绝热压缩率绝热压缩率定义为：

应用磁镜装置为了既要避免在容器中的电极装置，又要避免从直管形容器两端逃逸等离子体，科学家们于是设想了一种特种磁场位形装置，在直管容器的两端经过特别处理，象磁塞或磁镜一样使等离子体不从两端逸出。这种装置是这样结构（图1）：

一个圆柱形容器，外面绕有通电线圈，并要求所形成的磁场位形要在管的中部区域，磁场是平行于圆柱的直线均匀磁场，而在管的两端由于加绕许多线圈，使那里的磁场加强，也就是说在管的两端有特别密集的磁力线。因为在磁场中运动的带电粒子倾向于从强于平均场的区域中反射回来，强磁场区象塞子一样挡住等离子的去路，象镜子一样把它反射回中部均匀磁场区，这样多数的带电粒子被磁场约束住，就跑不出去。它的简单原理是由于当等离子体初始运动速度的方向和磁力线成一个较大的角度时，等离子体就会被磁场束缚住。当它跑到反应器两端的增强磁场区域时，等离子是沿着一条半径逐渐减少的螺旋线运动，其回转频率随半径的减少而增大，当半径r减小到某一最小值后，粒子反转它的回旋方向，沿一条半径逐渐增大的螺旋线退出增强磁场区。这样反应器两端象两面镜子来回反射等离子体，并约束它在管的中部轴线附近。等离子体可由管外一个离子源装置引出，经过加速到几千电子伏的能量，再注入到反应器中去，经绝热约束提高等离子体的温度和密度而实现聚变反应。

由于这种装置可以由外部注入高能离子束，因而在加热等离子体方面较为方便；同时这种装置基本上没有漂移效应，这也是一个突出优点；在设计有净功率输出聚变反应堆方面这种装置可能较为有利。但高能量离子注入，难以保证有足够的离子密度，这是磁镜装置的一个难处。

这类装置一个较为典型的设计尺寸如下：圆柱形容器长12米，内径是1.4米，中部磁场五千高斯，磁镜区磁场八千高斯，管内真空度10-8毫米汞高。目前达到指标：温度是一千万度，密度109~1010/cm3，约束时间50毫秒左右。3

溶剂回收在Dow法中，用不燃性的二氯甲烷代替丁烷载体溶剂，这就避免了需用惰性气体清洗，并大大地减少了保险费用。

另外，使用二氯甲烷能用蒸汽回收法代替真空回收法，因此，Cellon法的绝热约束大部分可以免去。为了反复使用二氯甲烷，需把它与蒸汽分离，然后再使蒸汽冷凝。可是，由于产生蒸汽显然要花很大的热能，所以，还不清楚这种方法在经济上有什么特殊意义的改进。这样，Dow法的主要优点是使用非燃性的溶剂。4

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学