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加速度
為了描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢這一特征,我們引入加速度這一概念。
定義:物體運(yùn)動(dòng)速度的變化量與對(duì)應(yīng)的時(shí)間的比值。
物理意義:表示物體速度變化的快慢的物理量。
單位:m/s^2(米每二次方秒)
假如兩輛汽車開始靜止,均勻地加速后,達(dá)到10m/s的速度,A車花了10s,而B車只用了5s。它們的速度都從0m/s變?yōu)?0m/s,速度改變了10m/s。所以它們的速度變化量是一樣的.但是很明顯,B車變化得更快一樣。我們用加速度來描述這個(gè)現(xiàn)象:B車的加速度(a=v/t其中的v是速度變化量)> 加速度計(jì)構(gòu)造的類型
A車的加速度。
顯然,當(dāng)速度變化量一樣的時(shí)候,花時(shí)間較少的B車,加速度更大。也就說B車的啟動(dòng)性能相對(duì)A車好一些。
因此,我們說,加速度是速度變化的快慢的標(biāo)志。
當(dāng)物體的加速度保持大小和方向不變時(shí),物體就做勻變速運(yùn)動(dòng)。如自由落體運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng)等。
當(dāng)物體的加速度方向與初速度方向在同一直線上時(shí),物體就做直線運(yùn)動(dòng)。如豎直上拋運(yùn)動(dòng)。
比如當(dāng)司機(jī)在直行時(shí)踩了一腳油門(即假定汽車所提供的牽引力F恒定),而方向盤保持不動(dòng)時(shí),汽車做的就是勻加速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí),加速度與初速度在同一條直線上。 一個(gè)勻加速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),剛開始的速度是1米每秒,經(jīng)過2秒鐘以后,其速度變?yōu)?米每秒,那么這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的加速度的計(jì)算方法就是:用末速度減去初速度除以時(shí)間(2秒鐘),就是1米每二次方秒。表示的意思就是,這個(gè)質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)過1秒,其速度就增加1米每秒。但需要注意的是,加速度是一個(gè)矢量,就是說,這個(gè)量不僅表示質(zhì)點(diǎn)加速度的大小,還表示加速度的方向。
加速度是速度的變化量與發(fā)生這一變化所用的時(shí)間的比值,是矢量。
加速度的方向與速度方向的關(guān)系:加速度方向與速度變化量ΔV方向相同。
在直線運(yùn)動(dòng)中,如果速度增加,加速度的方向與速度相同;
如果速度減小,加速度的方向與速度相反。
不同物體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化的快慢往往是不同的(請注意區(qū)分速度的大小和速度變化的快慢之間的差異)。
請注意:加速度與速度無必然聯(lián)系,加速度很大時(shí),速度可以很小,速度很大時(shí),加速度也可以很小。例如:在地面上反復(fù)彈跳的皮球,在和地面接觸的極短時(shí)間內(nèi),速度接近于零(或者說由向下的速度變?yōu)榱阍僮優(yōu)橄蛏系乃俣?,但是因?yàn)樗俣仍诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)作了極大的變化,因此加速度很大。又如,以高速直線勻速行駛的賽車,速度很大,但是由于是勻速行駛,速度的變化量是零,因此它的加速度也是零。
加速度為零時(shí),物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)(相對(duì)于同一參考系)。任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可以看作是無數(shù)的勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)的合成。
加速度因參考系(參照物)選取的不同而不同,一般取地面為參考系。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)的方向與加速度的方向之間的夾角小于90°時(shí),即做加速運(yùn)動(dòng),加速度是正數(shù);反之則為負(fù)數(shù)。
特別地,當(dāng)運(yùn)動(dòng)的方向與加速度的方向之間的夾角恰好等于90°時(shí),物體既不加速也不減速,而是勻速率的運(yùn)動(dòng)。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
力是物體產(chǎn)生加速度的原因,物體受到外力的作用就產(chǎn)生加速度,或者說力是物體速度變化的原因。說明當(dāng)物體做加速運(yùn)動(dòng)(如自由落體運(yùn)動(dòng))時(shí) ,加速度為正值;當(dāng)物體做減速運(yùn)動(dòng)(如豎直上拋運(yùn)動(dòng))時(shí),加速度為負(fù)值。
了解氧化還原處理技術(shù)
1.1氧化還原法原理
氧化還原法:通過氧化還原反應(yīng)將廢水中的溶解性污染物質(zhì)去除的方法。
化學(xué)反應(yīng)中,失去電子的過程叫氧化,失去電子的物質(zhì)稱還原劑,在反應(yīng)中被氧化,得到電子的過程叫還原,而得到電子的物質(zhì)叫氧化劑,在反應(yīng)中被還原。 每個(gè)物質(zhì)都有各自的氧化態(tài)和還原態(tài),其氧化還原電位的高低決定了該物質(zhì)的氧化還原能力。
廢水的氧化還原處理法又可分為氧化法和還原法兩類。
1.2氧化法
常用的氧化劑:空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵、過氧化氫和電解槽的陽極等。
1、氯氧化法
原理:
氯氧化法采用氯系氧化劑,如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等,主要用于去除廢水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類以及對(duì)廢水進(jìn)行脫色、脫臭、殺菌等處理。
2、臭氧氧化法
⑴臭氧的特性
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,其氧化能力僅次于氟,比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。在理想的反應(yīng)條件下,臭氧可以把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài),對(duì)水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用,還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。
臭氧的性質(zhì)主要有:
①不穩(wěn)定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蝕性。
⑵臭氧氧化的接觸反應(yīng)裝置
廢水的臭氧處理是在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行,為了使臭氧與水中充分反應(yīng),應(yīng)盡可能使臭氧化空氣在水中形成微小氣泡,并采用氣液兩相逆流操作,以強(qiáng)化傳質(zhì)過程。常用的臭氧化空氣投加設(shè)備有多孔擴(kuò)散器、乳化攪拌器、射流器等。
⑶臭氧處理工藝設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有兩方面:一是臭氧發(fā)生器型號(hào)和臺(tái)數(shù)的確定,確定的依據(jù)是臭氧投加量,臭氧化空氣中臭氧的濃度和臭氧發(fā)生器工作的壓力,二是臭氧布?xì)庋b置和接觸反應(yīng)池容積的確定,確定的依據(jù)是布?xì)庋b置性能和接觸反應(yīng)時(shí)間,一般為5~10分鐘。
⑷臭氧在廢水處理中的應(yīng)用發(fā)展很快,近年來,隨著一般公共用水污染日益嚴(yán)重,要求進(jìn)行深度處理,國際上再次出現(xiàn)了以臭氧作為氧化劑的趨勢。臭氧氧化法在水處理中主要是使污染物氧化分解,用于降低BOD.COD,脫色,除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。
⑸臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):氧化能力強(qiáng),對(duì)脫色、除臭、殺菌、去除有機(jī)物和無機(jī)物等效果,無二次污染,制備臭氧只用空氣和電能,操作管理方便;
缺點(diǎn):投資大,運(yùn)行費(fèi)用高。
3、過氧化氫氧化法
過氧化氫價(jià)格較高,單獨(dú)使用時(shí)氧化反應(yīng)過程過于緩慢,所以目前多利用投加催化劑的方法以促進(jìn)氧化過程。常用的催化劑有硫酸亞鐵、絡(luò)合鐵、銅、錳、天然酶或芬頓試劑等。過氧化氫與二價(jià)鐵離子作用,能產(chǎn)生羥基自由基,其氧化能力僅次于氟,能使許多難于生物降解及一般化學(xué)氧化法難于氧化的有機(jī)物氧化分解。
4、光氧化法
目前由光分解和化學(xué)分解組合成的光催化氧化法已成為廢水處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)。常用光源為紫外光,常用氧化劑有臭氧和過氧化氫等。紫外光和臭氧法是光催化氧化法中比較成功的一種,能有效地去除水中鹵代烴、苯、醇類、酚類、醛類、硝基苯、農(nóng)藥和腐殖酸等有機(jī)物以及細(xì)菌和病毒等,而且在處理過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
5、濕式氧化法
在高溫(150~350℃)和高壓(0.5~20MPa)的操作條件下,以氧氣和空氣作為氧化劑,將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的過程稱為濕式氧化法。
⑴原理
在高溫和高壓下,水及氧氣的物理性質(zhì)都發(fā)生了變化,在100℃以內(nèi),氧的溶解度隨溫度升高而降低,但當(dāng)溫度大于150℃時(shí),氧的溶解隨溫度升高而增大,而且氧在水中的傳質(zhì)系數(shù)也增大。濕式氧化過程主要有兩個(gè)過程:空氣中的氧從氣相到液相的傳質(zhì)過程以及溶解氧與基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)。
⑵濕式氧化法的應(yīng)用
目前,濕式氧化法主要應(yīng)用在兩大方面:一是進(jìn)行高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理的預(yù)處理,以提高可生化性,二是用于處理有毒有害的工業(yè)廢水。
⑶特點(diǎn)
濕式氧化法由于系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜,投資大,操作管理難和運(yùn)行費(fèi)用高等原因而未能廣泛應(yīng)用。
6、電解法
⑴原理
電解法就是利用電解原理處理廢水的方法。在廢水的電解處理過程中,因陰極與電源負(fù)極相連,放出電子,廢水中的陽離子則在陰極上得到電子而被還原,陽極與電源正極相連,得到電子,廢水中的陰離子則在陽極上失去電子而被氧化。因此,廢水中的有害物質(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng),生成了新的物質(zhì),新的物質(zhì)則過沉積在電極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。
⑵法拉第電解定律
電流通過電解質(zhì)溶液時(shí),在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量與通過的電量成正比,在電極上析出或溶解1mol的任何物質(zhì)時(shí),都需要96500庫侖的電量,這就是法拉第電解定律。
⑶電解法在廢水處理中的應(yīng)用
利用廢水中物質(zhì)通過電解后能沉積在電極表面的特點(diǎn),處理貴重金屬廢水,同時(shí)又能回收純度較高的貴重金屬,如含銀、含汞廢水的電解處理。利用廢水中的物質(zhì)通過電解后能沉積于水中的特點(diǎn),處理重金屬有毒廢水,此時(shí),一般以鐵、鋁為電極,極板溶解下來的鐵、鋁離子兼有混凝作用,有助于沉淀分離,如含鉻廢水的電解處理。利用廢水中物質(zhì)通過電解后生成氣體的特點(diǎn),處理非金屬有毒廢水,如含氰、含酚廢水的處理。電解法處理含氰廢水時(shí),一般采石墨作為電極,當(dāng)不加食鹽電解質(zhì)時(shí),CN-首先在陽極被氧化為CNO-,然后CNO-再被氧化為無毒的二氧化碳和氮?dú)猓瑫r(shí)也有部分CNO-轉(zhuǎn)化為氨離子。若投加食鹽后,不但增加了廢水的導(dǎo)電性,降低了電解電壓,電解反應(yīng)也發(fā)生了變化,首先水中的氯離子被氧化為具強(qiáng)氧化性的游離性氯,然后游離性氯再將CN-和CNO-氧化為無毒的二氧化碳和氮?dú)猓瑥亩铀倭穗娊夥磻?yīng)。
⑷電解槽的結(jié)構(gòu)形式和極板
電解槽多采用矩形,槽內(nèi)水流為折流式,有回流式和翻騰式兩種布置形式,其中水流在水平方向折流的稱為回流式,水流在上下方向折流的為翻騰式。回流式水流程長,容積利用率高,但施工和檢修困難。翻騰式的極板為懸掛式,可減少漏電現(xiàn)象發(fā)生。在工程應(yīng)用中,應(yīng)定期倒換電極,以減少電極鈍化,保證電解反應(yīng)正常進(jìn)行,倒換時(shí)間與廢水性質(zhì)有關(guān),應(yīng)由試驗(yàn)確定。
⑸微電解
目前在廢水處理中也采用微電解,與電解的區(qū)別是工藝過程中不需要外接電源。原理是,鐵和碳在廢水中形成無數(shù)個(gè)微電池,鐵是陽極,碳是陰極,在酸性條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而去除部分COD。
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(責(zé)任編輯:)
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