从微观角度再看理想气体的绝热过程

在“ 从微观角度看理想气体的绝热过程”一文中提到了一种从微观角度来计算理想气体绝热公式的推 导, 这一推导中的物理本质为气体分子对活塞壁做功的集体效应, 即气体压强的微观解释. 基于这一思考, 从气体 分子对外做功的角度给出了相应的推导, 同时发现该文结论在其给定模型下的一个更为直观的解, 与热力学第一 定律中的做功项可以更直接地对应, 从而更直接地联系起微观过程和宏观的理想气体状态方程     

基于声弛豫频率的可激发气体压强合成算法

声弛豫频率是声吸收谱峰值点的频率,包含可激发气体成分、环境温度和压强信息.利用声弛豫频率线性正比气体压强的特性,提出一种通过两频点声吸收系数和声速测量值计算声弛豫频率,并通过查表方式合成气体压强的算法.算法的声弛豫频率测量误差具有随声测量值误差线性变换的特性,且当两频点的声吸收测量误差相等时,压强的合成误差为零.对于一定温度下的甲烷及其混合气体,仿真计算证明算法的有效性和声测量误差的稳健性.提供一种简单、稳健性好、可实时连续在线检测可激发气体腔体压强的声学方法.     

气体压强的演示

如图１所示，取粗５ｍｍ长５５ｃｍ的玻璃管图１弯成Ｕ型管，左管比右管低３～４ｃｍ，往管中灌些水银．找来大号的一次性针筒，将针尖穿过橡皮塞插入烧瓶中，制成简易的气体压强演示器．拉动针筒中的活塞，可改变烧瓶内气体体积，从而可以测定气体不同状态下的压强．这时瓶内气体压强ｐ可从Ｕ型管水银面的高度差ｈ的读数及大气压Ｈ的数值，利用公式ｐ＝Ｈ±ｈ求得．此装置还可验证波意耳马略特定律．通过移动针筒中的活塞，可以改变瓶内气体的体积，再从上述方法中得到压强的改变，从中不难看出一定质量的气体在温度不变的条件下…     

使用阿基米德定律计算气体浮力与“气体分子运动论”的结论相矛盾吗?──学习分子物理学的一点体会

根据阿基米德定律,处于气体中的物体所受浮力等于该物体所排开气体的重量.即: 式中,是气体密度,g是重力加速度,V是物体所排开气体的体积. 我们知道,流体产生浮力的原因是由于在流体内部不同深度处的压强不同,从而对放人其中的物体的上下表面施以不同的压力,形成了压力差的缘故.要是某种流体的内部压强处处相等的话,这种流体是不会产生浮力的. 又根据气体分子运动论,气体内部压强为 式中,n为单位体积的分子数,k为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,m为一个分子的质量.据此式,在一定温度下,如果气体的密度均匀,则其内部压强为一定值,处处相等,不会形…     

利用手机压强传感器开展玻意耳定律实验

介绍了利用手机压强传感器开展验证玻意耳定律的教学实验,该实验把手机放进真空罩,通过推拉活塞改变抽气筒-真空罩密闭空间的气体压强和体积,计算压强和体积的乘积以及绘制相应图像,进而验证了玻意耳定律.     

可激发气体振动弛豫时间的两频点声测量重建算法

振动弛豫时间是可激发气体分子内外自由度能量转移速率的宏观体现,它决定了声吸收谱峰值点对应的弛豫频率.本文给出了等温、绝热定压和绝热定容三种不同热力学过程下振动弛豫时间的相互关系;基于Petculescu和Lueptow[2005 Phys.Rev.Lett.94 238301]的弛豫过程合成算法,推导了单一压强下两频点声测量值的弛豫时间重建算法.该算法可应用于等温、绝热定压、绝热定容弛豫时间和弛豫频率的重建测量,并避免了弛豫时间传统声测量方法需要不断改变气体腔体压强的问题.仿真结果表明,对于室温下CO_2,CH_4,Cl_2,N_2和O_2组成的多种气体,重建的弛豫时间和弛豫频率与实验数据相符.     

气体传热对多层绝热性能影响的试验研究

文中通过建立的能进行夹层气体置换的稳态量热器试验系统,试验分析了夹层气体传热对多层绝热材料有效热导率的影响,重点对置换气体种类、气体压强、材料层数及冷热边界温度对多层材料的影响进行试验研究。试验表明在10—60层/cm层密度范围,真空度低于100Pa时,Kn数属于自由分子状态区域和中间压强区域,此时材料的有效热导率随残留气体热适应系数的增大而减小,并随着真空度的降低而增大,当残留气体为空气时,为保证多层材料的绝热性能,应尽量维持真空度不低于10-2Pa。同时,分析表明为有效降低低真空下稀薄气体传热对多层绝热性能的影响,可以采用综合热适应系数较低的气体置换夹层中的空气,以减少低真空多层绝热材料的有效热导率,改善绝热性能。     

从静液压强的形成解读阿基米德原理和帕斯卡定律

液体(包括气体)发生挤压而产生压强,重力是使之发生挤压的一种因素,但不唯一,表面力也是一种因素.压强差公式p2-p1=ρgh全面体现了压强形成的这两种因素,对静液普遍适用.表面外力使液体压强"分布均匀,处处大小相等,且与外力作用在表面上的压强大小相等".这正是帕斯卡定律的实质所在.重力作用使液体压强竖直分布不均,这正是浮力存在和阿基米德原理成立的根源所在.     

液化法和液态气体的应用

一、液化法的演进早在十七八世纪时,欧洲已有科学家知道有些气体可以用压强及降低温度使之液化。早期的致冷法大致可分为二类:(1)先把空气压缩至数个大气压然后使它迅速膨胀,压强降低,气体的温度也同时下降(气体在压强下膨胀时作外功,须吸收热量,若与外界绝热,则只能由气体本身吸收热量,因之气体温度降     

对一种新型空气热机工作原理的分析

根据物理学原理对单缸单活塞空气热机的工作过程给出了一种物理解释.即:本实验所涉及热机的气缸中工质的状态参量要用3组pVT来表示(气缸工质分为3段),尽管3段空气柱的压强p始终保持相等,但3段空气柱的V、T并不保持相等.在单一活塞运动时,局部空气柱状态参量的变化具有热机效应,部分吸热被转化为对外做功,完成了热机循环.     

液体密度测量仪

利用纯水作为比较液体,用2个玻璃管与注射器内的气体相通,另一端分别插入水和待测密度的液体中,拉动注射器的活塞,使注射器的压强减小,使液体和水同时在玻璃管中升高,液体上升稳定后,利用封闭在注射器内气体压强与外界大气压强的关系,即可方便测出液体密度.     

从分子运动论推导■A=pdV

在普通物理课程中的气体分子运动论部份,通过理想气体压强公式的推导,说明理想气体压强的实质,以此为例来揭示宏观量的统计性质,说明统计平均的概念。这篇短文从分子运动论来导出理想气体在准静态体积改变过程中元功的表示式　A=pdV,旨在说明理想气体作功的实质。推导的思路和方法仿照理想气体压强公式[1]。 设理想气体盛在一圆柱形筒内,活塞可以无摩擦地沿轴向移动,在铅直方向不能运动。气体分子与活塞作弹性碰撞。可以证明[2]在这种情况下,分子速度的Y、Z分量在碰撞前后不变,X分量则由碰撞前的Vx变为碰撞后的上式中m和M分别是分子和活…     

层间稀薄气体传热对多层绝热材料性能的影响分析

通过建立的热量传递模型,分析了不同的气体稀薄程度(Knudsen数)时,气体传热对多层绝热材料有效热导率和各层温度分布的影响。分析表明:由多层绝热材料真空度变化引起的稀薄气体传热量波动较大,在10—60层/cm层密度范围,真空度低于100Pa时,Kn数属于自由分子状态区域和中间压强区域,此时材料的有效热导率随残留气体热适应系数的增大而减小,并随着真空度的降低而增大;当残留气体为空气时,为保证多层材料的绝热性能,尽量维持真空度不低于10-2Pa。同时分析表明,为有效降低低真空下稀薄气体传热对多层绝热性能的影响,可以采用综合热适应系数较低的气体置换夹层中的空气,以减少低真空多层绝热材料的有效热导率,改善绝热性能。     

从微观角度看理想气体的绝热过程

利用统计物理,我们研究了缓慢拉动活塞时处于绝热气缸中的理想气体的绝热变化,从微观角度推导出了理想气体的绝热方程.     

验证玻意耳—马略特实验的改进

现行高中物理课本中验证玻意耳-马略特定律的学生实验存在以下问题: 1.需要设备多; 2.计算复杂,还需要单位换算,容易出错; 3.活塞和针管间的静摩擦力较大,加减二个砝码活塞都不移动; 4.活塞面积较大,加力后压强变化不大,看不清楚气体体积的变化,实验结果误差较大。学生做这个实验很难达到预期目的。     

关于帕斯卡定律实验的改进意见

初中教本上有关帕斯卡定律的实验是采用图1装置的。利用这样的实验装置,只能说明:加在密闭液体或气体上的压强,能够由液体或气体以相同的大小向各个方向传递;不能说明:这个传递过来的压强是否与原来所施加的压强相等。在有些教学参考资料上,建议将装置改成图2所示的样子。经过这样改装以     

气体绝热压缩和绝热膨胀的演示

在中学物理教学中 ,通常是压缩空气点燃硝化棉或白磷来显示空气绝热压缩时温度升高 .因空气压缩引火仪活塞极易磨损 ,实验成功率不高 .而且操作时 ,具有一定的危险性 .笔者使用实验室常用的两用气筒、热敏温度计、压强计及三通管和橡皮管等器材 ,组装成如图 1所示的实验装置 .它不仅可以演示气体绝热压缩时温度升高 ,而且还能演示气体绝热膨胀时温度降低 .实验效果直观、显著 ,操作简单、安全 .图 1　实验装置图1.演示电表　 2 .压强计　 3.橡皮管4.热敏温度计　 5 .三通管　 6 .两用气筒组装时 ,把三通管的三端用厚橡皮管分别与两用气筒的…     

“气体压强与流速关系”实验改进

关于气体压强与流速关系,目前已有成形的实验资源。本文对现有实验资源进行分析,并从实验对象的角度进行了论述、判别和改进,将气体压强转换为可视性较强的液体压强,同时突破性地实现了研究同一时刻、不同位置的流动气体,并探究气体压强与流速的关系。     

负压强机制的格子玻尔兹曼方法研究

采用格子玻尔兹曼方法(LBM)研究了气液相变动态演化过程,并揭示气液混合体系中负压强的产生机理.本文采用多相流模拟中的单-陈模型(Shan-Chen模型)研究相变问题,该模型通过一个伪势来表示不同相之间的相互作用,从而控制不同相的分离,结合粒子间的相互作用力可得到一个能够描述非理想气体的状态方程,通过研究此状态方程,确定了发生相变和产生负压强的临界条件.再结合LBM,对相变和负压强现象进行数值模拟,并在气液混合体系中对拉普拉斯定律进行了验证.从模拟结果中发现,当液滴与周围气体处于力平衡和热平衡时,液滴内外压强差与其半径之间的关系满足拉普拉斯定律;另外,在气液交界面处会产生负压强,为使得理论解释与数值模拟结果相符,对于此处负压强的起源问题,我们采用同样能够描述非理想气体的范德瓦尔斯方程结合分子动力学的方法,导出内压强的变化会导致负压强的出现,并通过解释内压强的产生原因,从而进一步了解了负压强产生的微观机制.     

《压强》单元竞赛模拟测试题

一、填空题 1.活塞式抽水机是利用大气压来抽水的,由于一个标准大气压相当于____米高水柱产生的压强,所以活塞式抽水机的抽水高度不能超过这个限度。 2.加在万吨水压机活塞上的压强是8×10~7帕斯卡,则在大活塞上受到的压强是__帕斯卡。如果要在大活塞上产生1.2×10~8牛顿的压力,那么大活塞的面积应为_米~2。