將物理學史融入物理課程,拓展物理課程的教育功能,是物理教育研究的重要課題,同時也是當前我國基礎教育物理課程改革面臨的一個重要問題。下面是小編爲大家整理的物理學史論文，供大家參考。
物理學史論文範文：物理學在建築節能的應用
摘要：在中國的能源消耗排行榜中，建築耗能位居榜首，而且隨着經濟發展的加劇，能源的消耗與日俱增，我國每年建成的房屋總共有16-20億平方米，超過了所有發達國家年建築面積的綜合，這些建築物95%以上屬於高能耗建築，且建築單位面積的能耗差不多是發達國家能耗的三倍。
關鍵詞：物理學;建築節能
一、物理學知識在建築節能中的運用
(一)以物理手段實現太陽光照明
經醫學專家研究證明，太陽光可以降低諸如憂鬱症、慢性疲勞綜合徵之類疾病產生的機率，採用物理方法將太陽光引進室內不僅可以增加曬太陽的機會，更有利於人的身體健康。在沒有機會到戶外享受陽光的時候，採用導光管裝置就能將陽光引入室內，它主要是透過物理學中的反射原理傳遞光線，但是光線的每一次傳遞都會造成能量的損失，這種導光管裝置不適合長距離的光線傳遞。物理學家愛德曼茲發明了一種神奇的裝置，這個裝置的主體是一個塑料控板，控板上安裝了許多由激光切割而成的鏡片，這些鏡片按照一定的規律進行排列，當太陽光照射到塑料控板上時亮度便會增強，然後傳遞到每一個角落。許多科學家開始將研究的重點放在彩色熒光塑料上，他們試圖採用熒光塑料來採集陽光，這項研究的原理是：白色是由紅、綠、藍三個顏色組合而成，科學家們嘗試將由這三種顏色的塑料收集到的陽光進行重新組合，然後就形成了人類生活中所需要的白色太陽光。透過這種物理手段形成的太陽光所發出的亮度相當於兩個75瓦燈泡所發出的亮度。
(二)利用太陽能取暖
要利用太陽能進行取暖就必須選用熱阻和吸熱係數較大的材料，熱阻是指材阻擋能量進行傳遞的能力，吸熱係數是指物體本身吸取熱量的能力。在傳統熱學工藝中這種方式較爲常見，爲了滿足工藝需求一般使用熱阻與吸熱係數較高的材料，在減緩熱量傳遞的同時最大限度地吸收熱量。太陽能是取之不盡用之不竭的，充分利用太陽能不僅有利於節能，更有利於降低環境污染，建築選址最好是選擇陽光充足的地方，有利於陽光的接受。建築中的玻璃選用熱阻與吸熱係數較大的材料能夠有效地進行能量儲存，這些材料在白天吸收大量的熱量，然後使用儲熱牆或者其他儲熱工具將熱量儲存起來，在夜間溫度降低時這些儲熱工具便可釋放出熱量，增加室內溫度。對於冬冷夏熱地區的建築，要組織調溫，窗外應當設有可以操控的遮陽設備，夏日溫度較高時這些遮陽設備可以阻擋高角度陽光的照射，冬季溫度較高時這些遮陽設備又可以將低角度陽光引進室內;也可以在遮陽裝置中安裝雙層玻璃，在冬季檔有日照的時候雙層玻璃的吸熱作用能夠提升室內溫度，晚上關閉反射膜或者百葉窗，能夠有效的組織熱量的散失，起到保溫節能的作用。
(三)納米技術在建築材料中的應用
納米原本只是一種計量單位，當某種材料的粒徑小於100nm時，它便可以稱作是納米材料。納米技術是上世紀八十年代興起的新興技術，製作具有小粒徑材料的技術就是所謂的納米技術，納米科學是原子物理、量子物理等多種學科的聚集點，納米材料具有體積尺寸小的特性，從而就成就了它不同於一般材料的特質，如納米材料具有表面效應、體積效應、宏觀量子隧道效應等特殊性質。納米技術在混凝土生產中的應用能夠有效地提高混凝土的強度，透過對鹼骨反應的抑制能夠有效地提高混凝土材料的耐久性。由於納米材料具有量子尺寸、光催化效應等性質，因此採用納米技術製作而成的混凝土具有分解有毒物質、淨化空氣的功效。納米材料的其它功能能夠製成不同功能的混凝土材料，如能夠進行智能報警與自我修復的納米材料。納米材料的特殊性能能夠使材料的剛度、強度、韌度等發生變化，利用這些特殊的性能就可以生產出各種不同的材料，如彈性水泥、延性水泥，抗菌陶瓷、保溫隔熱玻璃、抗菌塑料等具有高性能的材料，這些材料不僅能夠提高建築物的使用性能，更能降低建築物的能耗，有效的降低因能源消耗而造成的環境污染。
(四)毛細現象在建築設計中的應用
當液體接觸到具有細微裂縫的物體或者具有較小管徑的細管時，就會沿着裂縫與細管上升或下降，這種現象就被稱作是毛細現象。毛細現象是由於分子間相互作用而產生的結果，紙張吸水、地下水沿着細縫上升等都屬於毛細現象，這種現象在建築中的應用能夠解決許多難題。例如在裝有空調的室內，無論是夏天的冷風還是冬天的熱風都會使人感覺不舒適，這主要是由於空調吹出的“風”會帶走人體的水分，從而引發脫水等“空調病”，而新型建築中的溫控裝置則用水這一傳熱載體取代了傳統建築中的空氣，這種新型技術能夠有效的降低人體的不適感。這一技術正是使用了毛細現象的原理，建築物的天花板上佈滿了網柵，它是由一根根細小的毛細管組成，這些毛細管縱橫交錯形成一張網，毛細管中流通着水，冬季溫度較低時發電所產生的餘熱使管中的熱水不斷流動，熱水的流動使室內溫度上升，發電所產生的餘熱又使管中的冷水不斷流動，從而降低室內溫度。採用毛細現象製成的製冷系統大大優於傳統的製冷模式，不僅能夠降低能耗，更能降低身體的不舒適感。
(五)太陽牆技術的'應用
太陽牆技術的應用實際上是太陽能技術應用的一個範疇，太陽能可再生、環保、便宜等特性一直是能源研究專家觀衆的焦點，人們不斷開發探索新的途徑來實現對太陽能的利用。採用太陽牆空氣集熱器可以回收牆體的散熱，解決新風的預熱問題，在增強室內空氣供給量的同時能夠有效的節省能源。製作太陽牆主要採用鍍鋅鋼薄板或鋁製薄板，這些薄板外擁有許多褶皺和小孔，薄板的表面顏色較深，這些板材一般安裝在距離建築外牆20釐米的地方，並和建築物頂部的遮雨板連接在一起形成太陽牆即熱系統一個組成部分，另外一個部分由室內風機與管道組成，這兩大部分就構成太陽集熱系統的整體。其中薄板上的褶皺主要是用來增加板材的強度，褶皺可以根據需要的不同而設計不同的形狀，板材上孔洞的數量以及分佈規律則是根據實際需求確定，這主要要考慮到建築物的功能、特點、所處地理位置、陽光充足程度等。冬季，空氣透過板材上的孔洞進入集熱牆，空氣在流動的過程中汲取板材上吸收的熱量，隨後空腔的溫度上升，空氣就受到氣壓的作用進入沿着管道進入各個房間，爲房間供暖;在夜間可以用風扇將由室內散失到空腔中的熱空氣重新扇回室內，這樣既能爲房間供暖，又能夠爲房間不斷輸入新鮮空氣。在夏季則停止風扇的運作，室外的熱空氣從孔洞中進入空腔，然後又沿着空腔上端和周圍的空隙流出，空氣源源不斷的在空腔內流動，不僅帶走了室內的熱量，也阻擋了熱量進入室內。
二、物理學知識在世博館建設中的應用
隨着傳統能源的日益枯竭，環境的日益惡化，人們將更多的目光集中到節能型建築上，中國20XX年第41屆上海世博會上低碳節能型場館成爲了全世界矚目的焦點，其場館建設中許多技術與知識都和物理學息息相關。
(一)馬德里竹屋和空氣生態樹
從名稱上就可以知道馬德里竹屋建築材料同其它場館的不同之處，其外牆用一層厚厚的竹窗進行覆蓋，竹窗由縱橫交織的竹子編制，在空氣清新的早晨將竹窗開啟既可以更新室內的空氣又能降低溫度，在中午將竹窗關上能夠抵擋熱量的進入但又不會閉塞阻擋室內的空氣流通，竹子由於其空心的特質能夠起到很好的隔熱與保溫效果。空氣生態樹整體是由鋼鐵構建而成，其外觀爲十邊形，整個場館的直徑爲12米，空氣生態樹內部安裝有可以自動開合的百葉窗與直徑爲7米的大型“引風機”，建築物頂端安裝有太陽能電池板，整個建築可以實現能源自給，不必消耗額外的能源。生態樹外圍用黑色遮陽網遮擋陽光，雖然白色遮陽網能有有效地反射太陽光，但由於遮陽網表面不平整，太陽光在其表面會形成漫反射，白色遮陽網不利於散熱，而黑色遮陽網則能吸收太陽光，同時遮陽網的結構又能有效阻擋熱量的擴散。
(二)倫敦零碳館
倫敦零碳館最爲特別的就是安裝在建築物頂端的可以自由轉動的風帽，由於夏天上海的溫度較高，空氣很難進入室內，風帽的自由轉動就能將室外的新鮮空氣引入場館中。另外工作人員將黃浦江底層的水透過管道引入場館下方，底層的江水溫度較低，用於對空氣降溫再好不過，由風帽採集而來的新鮮空氣經過江水的降溫後就被輸入場館中。熱空氣中的水蒸氣較多，會使人感到沉悶，經過江水冷卻後空氣中的部分水蒸氣會液化，空氣溼度相對較低。零碳館還採用了許多技術用於節能減排：屋頂鋪設的太陽能電池與熱水器能夠有效的將太陽能轉化成熱能，供給室內的能量需求;場館玻璃上安裝的太陽能電池不僅能夠增加室內的光亮度，又能爲室內提供必要的電能;場館外牆上塗有熒光材料，白天牆壁能夠吸收太陽能並將其儲存起來，到了夜間就能發出光亮用於照明。這些節能技術基本上都是建立在物理學的基礎上，諸如太陽能電池、熒光塗料等能夠有效降低場館的能源消耗。
(三)漢堡之家館
漢堡之家館外形就如同是四個開啟的抽屜，這個場館的神奇之處就在於它能夠不消耗任何的能源而使場館的溫度永遠維持在25℃左右。漢堡之家之所以具備如此生氣的功能主要就在於其建築中使用熱傳遞與新能源。漢堡館的朝向同一般建築物有很大區別，它的整體設計是坐北朝南。設計師爲了擴大北面牆體的面積，將北邊一大部分牆體向抽屜一樣向外延伸，而南向則採用了百葉窗與遮陽網的設計，這樣的設計既能保證場館內的光亮程度，又能有效地避免陽光直射，減少場館的受熱面積。漢堡館的牆體有三層結構組成，其中設有很好的保溫層，能夠有效地阻擋室外的熱量進入場館內部;漢堡館的每一塊玻璃都是雙層結構，其中充滿了惰性氣體，不僅能夠進行保溫，同時還能有效地隔絕室外噪音;漢堡館只要能量來源就是太陽能和地熱，地熱所採用的就是地下水冬暖夏涼的原理，冬季溫暖的地下水能夠給場館供暖，夏季涼爽的地下水又能降低室內溫度，而其中地下水的抽取與輸送則完全有場館頂部的太陽能電池提供。漢堡館擁有完整的能源系統，完全不需要額外供電。
(四)新加坡館
新加坡館最爲顯著的特徵就是場館表面擁有許多開縫，這些開縫朝着不同方向延伸，場館頂端一個橫向的360度的大口子特別顯眼。新加坡館整體向內傾斜，下方的陰影帶中不僅設有水池還有綠色植被，風從場館上方的大口子吹入場館內部，場館頂端的空氣流通速度同場館內部形成極大的反差，由物理學知識可以知道空氣流動迅速的地方具有較大的壓強，這樣場館內部的熱空氣就從頂端的口子流向室外，而場館外部的空氣則經過陰影帶流入場館;空氣流經陰影帶時會使得陰影帶中水分蒸發，變成水蒸氣，而水分蒸發需要吸收熱量，場館內部的熱量就這樣被陰影帶降低，所以場館內部即使沒有開設空調也可以很涼爽。
三、總結
在中國的能源消耗排行榜中，建築耗能位居榜首，而且隨着經濟發展的加劇，能源的消耗與日俱增，我國每年建成的房屋總共有16-20億平方米，超過了所有發達國家年建築面積的綜合，這些建築物95%以上屬於高能耗建築，且建築單位面積的能耗差不多是發達國家能耗的三倍。在這種形式下，相關部門迫切需要採取必要手段降低建築物的能耗，以低能耗作爲建築設計的核心思想。建築與物理學有着密不可分的關係，建築學的理論與思想基本上都來源於物理學知識，物理科學在環保建築中的應用能夠有效的降低能耗，20XX年中國世博會的成功也證明了這一點，世博會建築的核心思想就是低碳、低能耗，而物理知識的應用恰恰就幫助其實現了這一目標，相信物理技術在今後勢必會更多的應用與建築節能，爲社會的可持續發展做出巨大貢獻。
參考文獻
1、擬態物理學優化的認知無線電網絡頻譜分配柴爭義; 王秉; 李亞倫物理學報2014-11-23
2、21世紀地球物理學的機遇與挑戰滕吉文地球物理學進展2004-06-30