物理学与高技术复习题改正版

复习思考题

历史文化中确定年代的一些方法

[1] 举出几种可以用来测量年代的物理方法。

放射性元素衰变断代碳14同位素断代树木年轮断代（可校正10000年以内的碳14断代）光学断代电子自旋共振断代古地磁学断代

[2] 用C14测量年代的原理是什么？无生命的岩石能用C14测量年代吗？

大气中碳14和碳12混在一起，碳14所占比例为：13×10-11，非常少，但二者之比却长期不变，因为一方面：碳14(衰变)氮14+电子+反中微子，减少了碳14；另一方面，宇宙射线中的中子+氮14(核反应)碳14+质子产生了碳14，而达到了平衡。

古生物活着时，不断与空气交换CO2，因此体内的碳14和碳12比例与大气中相同。而死后体内，碳14得不到补充，体内积淀的碳-14便以每隔约5730±40年减少一半的速度递减。因为衰变是有规律的，所以，根据变化量可以推算出其死亡时间。

古生物用碳14来测定年龄，无生命的岩石，一般不用碳14来测定年龄(因为其中通常不含碳,而且半衰期不适合) 。

[3] C14的半衰期大约是6000年。考古学家挖出一具古人遗骸，测出其体内每克碳平均每分钟只有1次C14衰变，大约是人活着的时候的1/8。这个人是多少年前死去的？

6000*3=18000年

[4] C14的半衰期大约是6000年，U238的半衰期大约是45亿年，在 (1) 测定地球年龄；(2)夏商周断代工程中，应选择哪种同位素衰变测量年代的方法？

U238 碳14

[5] 用光激励发光测量年代的原理是什么？

光学断代确定样品最后一次暴露在阳光下、亦即把时钟置0的时间。样品被埋藏后，由于受到样品和周围环境中存在的放射性元素U，Th，K等以及宇宙射线的辐照，陷阱中的电子数目随时间增加。

热释光(TL)或光激励发光(OSL) 强度正比于陷阱中的电子数目。

累积辐照的总剂量(De)能够在实验室中通过比较样品的TL或OSL信号强度和已知剂量辐照后的TL或OSL信号强度而确定。

环境辐照剂量率(单位时间的辐照量dD/dt)可以通过对样品和环境的放射性和化学分析估计。

TL或OSL 年代由 De除以dD/dt给出。

[6] 测量考古挖掘出的陶器的光激励发光强度得到它收到的累积辐照剂量为6 Gray, 环境辐照率为2 Gray/ ka, 这个陶器被掩埋了多少年？

年代t=De/(dD/dt)=3000年

新能源技术

[1] 物理学中的能量守恒定律和我们面临的能源危机有矛盾吗，请解释一下二者的联系和区别。

能量守恒定律告诉我们，能量不能创生和消失，只能从一种形式转变为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，并且在转化或转移的过程中能量的总量不变。而热力学第二定律告诉我们不可能从单一热源吸热，并把它全部变为功而不产生其他影响，即一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

即从总量上说能量是守恒的，但类型的相互转变是有自然规律的趋势的，不能无代价的逆转，就导致可用的资源越来越少，即能够被我们利用的能量是有限的。。。

[2] 热力学第二定律能解释目前可用能源越来越少的现实吗？仔细说说看。

见上题

[3] 你认为二氧化碳成为温室气体的主要原因可能是什么？

二氧化碳浓度增加的主要原因是工业化以后大量开采使用矿物燃料。1860年以来，由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳，平均每年增长率为4.22%，而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿吨左右。另一个主要原因是采伐树木作燃料。森林原是大气碳循环中的一个主要的“库”，每平方米面积的森林可以同化1~2kg 的二氧化碳。砍伐森林则把原本是二氧化碳的“库”变成了又一个向大气排放二氧化碳的“源”。

二氧化碳是影响地球能量平衡的一个重要方面。能量主要以光的形式到达地球,其中大部分被吸收,并通过各种方式转化为热量,热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。二氧化碳对光辐射没有阻碍,但是能吸收红外线并阻挡红外线通过,就像温室的玻璃顶罩一样,能量进来容易出去难。它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比目前降低20 ℃。但是，二氧化碳含量过高，就会使地球仿佛捂在一口锅里，温度逐渐升高，就形成“温室效应”。形成温室效应的气

体，除二氧化碳外，还有其他气体。其中二氧化碳约占75％、氯氟代烷约占15%～20％，此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。大气中的二氧化碳越多,对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大,从而使地球温度升高得越快,这种现象就叫做温室效应

[4] 你所知道的可再生能源方式有哪几种？

太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能

[5] 有的科学家预言太阳最终会变成一个大铁球，然后进一步坍缩成白矮星。你认为太阳可能变为大铁球的原因是什么？

铁是聚变的终极产物，也就是说大于铁的原子核聚变的话不会释放能量而会消耗能量。

太阳上，绝大多数的氢正逐渐燃烧转变为氦，太阳这般质量的星球，在其密度已变得非常高的中心部分只会收缩到一定程度，也就是温度只会升高到某种程度，中心部分的火会渐渐消失。太阳逐渐失去光芒，膨胀的外层部分将收缩，冷却成致密的白矮星。

[6]有人说，所有的可再生能源，最终都来自太阳的能量，你能仔细阐述各种可再生能源和太阳光的关系吗？

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用.

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的