非理想气体物态方程和位力系数的研究

利用巨正则系宗理论,推导了非理想气体的物态方程,进而在London势能模型近似下得到了范德瓦尔斯方程,并讨论了位力系数的物理意义。

基于Soave-Redlich-Kwong气体物态方程的CH4焓、熵图数值计算及关联应用程序开发

运用Soave-Redlich-Kwong真实气体物态方程(SRK方程),结合状态函数焓和熵的全微分形式,使用Mathematica软件以数值方法计算得到了CH4(甲烷)气体的焓图和熵图.基于Mathematica软件具有的交互性和即时计算功能,借助零压强条件下的CH4气体热容量测量数据,开发出CH4在2个任意热力学状态间的焓差和熵差即时计算及查询程序.考虑到真实气体物态方程的误差,参考实验测量得到的焓、熵图数据,在程序中加入线性修正代码,对理论计算值进行修正.经过对随机生成的热力学状态间焓、熵差的程序计算值与实验值进行比较,发现所开发程序具有较好的准确度.

n维经典非理想气体的物态方程与热力学函数

求出了n维经典非理想气体的物态方程和热力学函数.由London理论得出了维数n(n<6)不同时的经典非理想气体的物态方程形式基本一样,且与能谱关系无关的结论;当维数n≥6时,如果仍用London理论,巨配分函数发散,此时物态方程及热力学函数将无意义.事实上只要使用刚性球模型,无论是否使用London理论,总存在一个维数n,当维数大于n时巨配分函数发散.

实际气体的玻尔兹曼因子方程

将玻尔兹曼分布律应用于实际气体紧靠容器壁处,厚度为气体分子有效作用距离s的边界区域保守力场中,用边界区域界面自由能作为状态参量之一,推导出实际气体的玻尔兹曼因子方程。进而应用该方程导出了理想气体物态方程、非理想气体物态方程、气体体系边界区域热力学函数和焦耳-汤姆逊效应的新解析。用与著名的范德瓦尓斯方程、维里方程对比分析的方式进一步论证了:玻尔兹曼因子方程不仅形式简单、物理意义明确,而且比范氏方程、维里方程更能如实地描写实际气体在各种压强条件下的自然状态、更具合理性与普遍性。

任意维经典非理想气体热力学性质的研究

求出了n维经典非理想气体的物态方程和热力学函数.由London理论得知,当维数n<6时,不同维数的经典非理想气体的物态方程的形式基本一样,且与能谱关系无关;当维数n≥6时,如果仍用London理论,则巨配分函数发散,此时物态方程及热力学函数将无意义.事实上只要使用刚性球模型,无论是否使用London理论,总存在一个维数n,当维数大于n时巨配分函数发散.

水中浮升气泡的半径和速度变化

根据牛顿运动定律推导了小气泡在水中浮升过程中的速度和位置坐标的表达式;基于理想气体物态方程和球形液面的压强差公式推导了小气泡在水中浮升过程中的半径变化率;考虑小气泡在水中浮升过程的气泡半径和速度的变化,用计算机模拟了不同初始条件下的气泡群在浮升过程中半径和位置随时间的变化规律.

One-Parameter Equation of State for Gases and Gas Mixtures

The simplest equation of state that can be applied to calculate the thermodynamic properties of gases is the virial equation with the second coefficient B. The probability of applying the one-coefficient equation Z = exp(A/V) for the calculation of compressibility factor at critical temperature of gases and gas mixtures is investigated. It was verified that the one-coefficient equation of state can be applied to calculated the thermodynamic properties for both normal and strongly polar gases and gas mixtures.