对地球大气密度随高度分布规律的讨论

以NASA大气模式MSISE-1990为依据,用实例验证的方式证明了关心大气成分的数密度时,玻耳兹曼能量分布律仅适用于几公里至几十公里高度以内的分子态气体。考虑重力加速度随高度变化时,用该分布律得到的无限高处大气数密度在数学形式上不为零,但从物理角度分析其值与零没有差别。忽略重力加速度随高度变化时,用该分布律得到的无限高处大气数密度在数学形式上似乎为零,但无限高处重力加速度应为零,因而不能解决无限高处大气数密度在数学形式上不为零的问题。计算大气分子总数时,积分上限只需数十公里。考虑重力加速度随高度变化时,用该分布律计算大气分子总数的积分发散,因此上限不应超过数百倍地球半径;忽略重力加速度随高度变化时无此限制。达道安等人(宇航学报,2006,27(06): 1306-1313)对该分布律导出的大气密度随高度分布所作的修正,不仅在数学形式上解决了无限高处大气数密度不为零的问题和计算大气分子总数的积分发散的问题,而且在有实际意义的范围内与该分布律精密吻合。

气体分子按能量的统计分布

本文从麦克斯韦的速率分布出发,推导出气体分子按能量的分布规律。并介绍了能量分布规律的应用。

补偿效应研究的一个新视角

补偿效应与Arrhenius方程关系密切。本文为补偿效应研究提供了新视野。用几何图象分析了Arrhenius方程,指出过去认为此方程只表示速率与温度关系是不全面的,忽视了速率常数与活化能关系的研究。从图形看出,指前因子与活化能本身就具有互补关系,虽仅限于每两个不同活化能的情况。反应是一自组织过程。补偿效应的成立有必要条件和充分条件。欲实现补偿效应,从协同学角度考虑,E/T作为参变量必需小于一阈值,以使反应起活。并有一自变量做系列改变,以使A、E随其相似地连续变化,从而连通所有A、E的内在联系,1/T-lnk图中诸直线交于一点。指数分布是非均匀体系最具有普遍意义的分布函数。概率分析指出,补偿效应是A、E在固体表面和内部均呈相似指数分布的产物。对催化反应与非催化反应有普适性。在速率常数中体现为结构分布概率因子及能量分布概率因子。

利用化学势探究不同海拔的氧气浓度

本文首先对玻尔兹曼能量分布律进行推导,之后通过利用玻尔兹曼能量分布律进行计算,推导出了氧气浓度与海拔的关系,并计算出不同海拔下氧气的浓度,应用MATLAB建立模型后得出不同海拔下氧气浓度,计算结果与实际情况基本相符。本文所提供的计算氧气浓度的方法 ,简单快捷。经分析表明,能够很好地与实际情况联系起来,最后提出了此种方法所存在的缺陷。