什么是标度定律(Scaling Laws)？

比例定律是科学和工程中的一个概念，它指的是根据所考虑的规模（大小）而急剧变化的变量。例如，如果你试图用与2吨汽车相同的工程假设来制造一辆50吨的采矿车，你可能会得到一辆甚至都不会跑的车。当考虑一个非常大或小的建筑...

比例定律是科学和工程中的一个概念，它指的是根据所考虑的规模（大小）而急剧变化的变量。例如，如果你试图用与2吨汽车相同的工程假设来制造一辆50吨的采矿车，你可能会得到一辆甚至都不会跑的车。当考虑一个非常大或小的建筑的设计时，"比例定律"这个词经常出现，因此，有必要仔细考虑，将典型尺寸构件的原理扩展到尺寸异常的构件上。手放在臀部的妇女，一些比例定律很简单，例如，"对于三维结构，体积随着线性尺寸的立方增加而增加。"这简单地说，线性尺寸每增加10倍，构件的体积就增加1000倍。这对设计机器或结构很重要：如果你想使水塔的容量增加一倍，那么它的线性尺寸只会增加几倍百分之十几，而不是翻一番。简单而真实。标度定律有更复杂的变化。在微技术和纳米技术领域发现了一些最有趣的比例定律表现形式，工程师必须同时处理和利用小尺度产生的不寻常特性。在微流控技术中，一些不寻常的特性包括层流、表面张力、电润湿、快速热松弛、表面电荷和扩散。例如，在尺寸小于半毫米的流体室中，流动是层流的，这意味着两个会聚的通道不能像宏观尺度上那样通过湍流混合，而是必须通过扩散混合。这里还有许多其他比例定律的例子。当某些特性不受尺度影响而保持不变时，称为缩放不变量例子包括在所有尺度上发生的任何事情，包括雪崩现象、电绝缘体的磨损、流体通过无序介质的渗透、以及溶液中分子的扩散。随着我们对物理和力学的进一步了解，我们发现了有趣的新的尺度不变现象。总的来说，大多数物理性质随尺度而变化。

发表于 2020-09-17 20:24
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分类：科学教育

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