英霍夫氏廢水處理槽

英霍夫氏廢水處理槽.#mhofT' tank 一種具有兩層的廢水處理槽，上面是流體室，下面 是污泥室。沉淀到下槽的大部分有機(jī)質(zhì)被厭氧性微生 物所分解。 2100433B

基爾霍夫定律建立在電荷守恒定律、歐姆定律及電壓環(huán)路定理的基礎(chǔ)之上，在穩(wěn)恒電流條件下嚴(yán)格成立。當(dāng)基爾霍夫第一、第二方程組聯(lián)合使用時(shí)，可正確迅速地計(jì)算出電路中各支路的電流值。由于似穩(wěn)電流(低頻交流電) 具有的電磁波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于電路的尺度，所以它在電路中每一瞬間的電流與電壓均能在足夠好的程度上滿(mǎn)足基爾霍夫定律。因此，基爾霍夫定律的應(yīng)用范圍亦可擴(kuò)展到交流電路之中。

雖然物理定律不是隨便就可以推翻的，但是它們有時(shí)也需要修正。美國(guó)伊利諾斯大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程教授米爾頓·馮和小尼克·侯隆亞克等研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)出的三端口晶體管激光器（three-port transistor laser），對(duì)基爾霍夫電流定律進(jìn)行了修正。

伊利諾斯大學(xué)研究人員通過(guò)使用量子阱修改基區(qū)和諧振器的外形，把晶體管的工作方式由自發(fā)發(fā)射轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗ぐl(fā)射。晶體管復(fù)合工藝的改變使器件特性發(fā)生了變化，使其具有一種基本的、潛在的接近激光器閾值的可用的非線(xiàn)性特性。三端口晶體管激光器通過(guò)把電輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)輸出信號(hào)——一個(gè)電信號(hào)和一個(gè)光信號(hào)，從而提供了新的信號(hào)混合和開(kāi)關(guān)能力，把晶體管和激光器的功能結(jié)合了起來(lái)。

但是，新增加的光輸出第三端口帶來(lái)了意想不到的難題，即在兩種能量輸出形式并存的情況下如何運(yùn)用電荷守恒定律和能量守恒定律。

馮教授表示：“我們對(duì)此感到困惑。它是如何工作的？它是否違背了基爾霍夫定律？定律又如何適用于光子或光信號(hào)輸出的？”

侯隆亞克教授說(shuō)：“光信號(hào)與電信號(hào)相連和相關(guān)，但在晶體管激光器中光信號(hào)和電信號(hào)的關(guān)系則被解除?；鶢柣舴蚨烧疹櫟搅穗姾善胶?，卻沒(méi)有照顧到能量平衡。由此帶來(lái)的問(wèn)題是，如何將該定律適用于所有情況，并以電路的語(yǔ)言將其表達(dá)出來(lái)?！?

最終，三端口晶體管激光器所表現(xiàn)的特性促使研究人員對(duì)基爾霍夫定律進(jìn)行了再檢驗(yàn)和修正，以使其能適用于解釋電子和光子，從而有效地將電流定律擴(kuò)展為電流—能量定律。在2010年5月10日的《應(yīng)用物理雜志》網(wǎng)絡(luò)版上，研究人員發(fā)表了有關(guān)的模型和支持?jǐn)?shù)據(jù)。馮教授表示，過(guò)去的定律僅與從給定節(jié)點(diǎn)流出的電子相關(guān)，從不涉及能量守恒的問(wèn)題。他說(shuō)：“這是我們首次看到能量是如何參與到守恒過(guò)程中的。”

基于修正定律的計(jì)算機(jī)模型與從三端口晶體管激光器收集的數(shù)據(jù)相符，可非常精確地預(yù)測(cè)出集成電路的頻寬、速度和其他特性。通過(guò)研究三端口晶體管激光器中電子、光子和半導(dǎo)體的行為，研究人員將可開(kāi)發(fā)出該器件在高速信號(hào)處理、集成電路、光通信及超級(jí)計(jì)算中的多種應(yīng)用。

根據(jù)基爾霍夫定律，在給定溫度下。輻射通量密度和吸收率之比對(duì)任何材料都是常數(shù)，并等干該溫度下黑體的輻射通量密度，即 ：

金屬表面的發(fā)射率比較低，但它隨溫度升高而增加，當(dāng)表面形成氧化層時(shí)，可以成十倍或更大倍數(shù)地增長(zhǎng)。非金屬表面的發(fā)射要高一些，通常大于0.8，并隨溫度增高而減小 。