压力对实际气体热力学能影响的宏观及微观分析

热力学能和焓是工程技术中用途广泛的热力学状态参数,压力越高,实际气体的热力学能和焓值越小,这与我们一般的感性认识背道而驰.本文采用宏观实际气体状态方程求偏微分及热力学能统计定义微观的角度,推导分析了压力对实际气体热力学能的影响,从理论上证明了实际气体的热力学能随着压力的升高而减小这一规律.     

应用三次维里型状态方程确定实际气体导出参数——焓与熵值的新关联式

本文根据统计力学与热力学剩余函数原理,运用已建立的三次维里型对比状态方程,导得一则能有效确定实际气体焓与熵(h与s)值的新关联式(10)及(11)。经十一种常见气体的验算,结果表明,计算值与公认的文献值十分吻合,较之同属三次型的R-K-S与P-R方程,新关联式具有更高的精度,特别适合于石油化工机械中实际气体热过程问题的分析和运算。     

由余函数的特性函数求范德瓦耳斯气体的热力学性质

本文以范德瓦耳斯气体为例，介绍由热力学余函数的特性函数内压能来计算实际气体的热力学余函数和热力学性质．并指出这方法是一种既简便又有效的计算热力学函数的方法．     

范德瓦耳斯气体体积修正的新计算方法

范德瓦耳斯方程能够较好地描述实际气体的热力学过程,方程中的参数b是因实际气体分子的体积而引入的修正量.本文通过考察分子之间的相互碰撞事件,计算得到了范德瓦耳斯气体体积的修正值,约等于1 mol气体所有分子体积总和的4倍,结果与其他方法得到的结果一致.这是一种新的计算思路和方法.     

高温高压下湿空气的焓和熵计算

本文以湿空气透平和压缩空气储能系统中的工质-湿空气为研究对象,运用所提出的一个适合计算高温高压湿空气热力学性质的对应态维里方程,对湿空气的偏差焓和偏差熵进行了计算.在湿度0≤ W≤1 kg/kg(A),温度小于573.15 K,压力小于5 MPa时,与ASHRAE用的多项式维里方程计算得到的偏差焓和偏差熵进行了比较,误差很小.用这个对应态维里方程外推计算了温度和压力分别达到600 K和15 MPa的湿空气焓和熵.计算结果表明对湿空气而言压力和湿度越大,偏差焓和偏差熵越大;温度越高,偏差焓和偏差熵越小.     

理想气体热容的声学测试技术研究

根据热力学基本定律导出的一些热力学关系式,确定了各种热力学参数之间的普遍关联.只要知道了流体在理想气体状态下热容随温度的函数关系以及流体的状态方程,就能确定出该流体的内能、焓、熵、自由能、自由焓、(火用)以及逸度系数等热力学参数.此外,理想气体状态下的热容数据,还可用以反推分子结构与分子间相互作用的微观特性.因此,用实验方法确定工质在理想气体状态下的热容,对于流体工质热物性的研究具有十分重要的意义和作用.     

固体物理学中平衡态的热力学条件分析

在具体分析和讨论肖特基缺陷热平衡浓度的热力学平衡条件的基础上,指出其热力学平衡条件是自由焓Φ最小的态;对于固体物理学中采用自由能F最小作为热力学平衡态的条件进行了分析和讨论,在压强为大气压或压强足够低的条件下,自由焓Φ最小近似为自由能F最小。     

高压下CaPo弹性性质和热力学性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论的平面波赝势方法预测研究了CaPo从岩盐结构(B1结构)到氯化铯结构(B2结构)的相变以及B1结构CaPo高压下的弹性性质以及热力学性质等.通过等焓原理发现B1→B2的相变压力为22.8GPa. 同时计算了B1结构CaPo高压下的弹性常数以及剪切模量、杨氏模量等相关弹性参数,结果发现当压力超过20GPa时,B1结构CaPo开始不稳定了,这和等焓原理所得结果相符合. 最后通过Debye模型成功获取了B1结构C 关键词： 相变 弹性性质 热力学性质 CaPo     

压缩理想气体和实际气体的离心式叶轮流场分析

本文对压缩理想气体和实际气体的离心式叶轮作了流场分析。分析使用流线曲率法。实际气体的热力学是基于作者提出的通用状态方程和Ｓｃｈｕｌｅｓ的多变分析。对一个压缩理想气体的叶轮作了实验测量。分析结果比较表明，压缩理想气体和实际气体时叶轮中速度分布是不同的，且压缩实际气体时，叶轮出口参数不同于压缩理想气体时的计算和实测结果。     

分子结构振动固有频率与链烷烃热力学性质的定量关系

用分子结构固有频率和分子中的甲基数作为分子结构信息指数,建立链烷烃分子结构与热力学性质的双参数QSPR模型.该模型用于18种链烷烃分子的标准生成焓、标准熵和标准生成自由能实验值的回归分析,得到相关程度大于0.999的标准生成焓、标准熵回归方程和相关程度大于0.99的标准生成自由能回归方程.所得方程用于67种链烷烃的标准生成焓、标准熵和标准生成自由能预测,结果与实验值的相关程度均大于0.9950.     

节流过程中的致冷与致热分析

在真实气体物态方程中,压强和体积的修正项导致了节流过程的致冷和致热．通过对范德瓦耳斯方程的分解,从理论上得到了压强的修正项导致气体致冷,体积的修正项导致气体致热的结论．结合节流过程,从实验角度进一步分析了致冷和致热的物理原因．最后,从真实气体分子相互作用势的角度出发,探讨了分子间的吸引作用导致气体致冷的机理．     

超声珩磨区实际气体的单空泡动力学分析

为进一步揭示功率超声振动的珩磨机理,以珩磨液为工作介质,研究了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学特性。基于Rayleigh-Plesset方程,应用实际气体绝热方程和范德瓦尔斯方程对其进行了修正,建立了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学方程以及实际气体单空泡共振频率方程。并运用4~5阶RungeKutta法模拟了不同超声条件(声压幅值、空泡初始半径、振动频率)对泡壁的运动以及运动速度的影响。结果表明:较高的声压幅值,空泡理论共振半径R'0与初始半径R0的比值为102数量级以及较低的超声频率有利于超声珩磨磨削区空化效应的发生。     

Planck's experiment on gas mixing,Gibbs' paradox and the definition of entropy in statistical mechanics

The interpretation of entropy provided by statistical thermodynamics is not adequate to represent the thermodynamic entropy of the gas of noninteracting particles considered in this theory. Planck's thought experiment on reversible mixing and Gibbs' paradox provide perhaps the best-known evidence of this. The assumption that the internal energy of an ideal gas depends only on its temperature is introduced both in the kinetic theory of gases and in the classical thermodynamics. Such an assumption is no doubt adequate to deal with real gases at appropriately low pressures and high temperatures. However, the present paper shows that the same assumption implies that the entropy of an ideal gas, like its internal energy, must also depend only on temperature. The paper calculates the expression of the entropy function that is consistent with the internal energy function of the gas. From this expression, the thermodynamic entropy of the ideal gas – as distinct from its statistical entropy – is finally expressed in terms of statistical mechanics variables.     

相互作用对玻色气体热力学性质及稳定性的影响

根据由赝势法得到的非理想玻色气体的自由能和状态方程，研究了相互作用对凝聚温度的影响.从热力学角度揭示了存在引力作用时定压热容量、等温压缩系数、定压膨胀系数的反常热力学特性.研究了引力作用下玻色气体系统的不稳定性，给出了不稳定性的温度判据和粒子数密度判据. 关键词： 相互作用 玻色气体 热力学性质 不稳定性判据     

范德瓦尔斯方程的分子平均场理论推导

利用气体分子动理论和分子平均场理论,导出了真实气体物态方程--范德瓦尔斯方程,并与统计力学严格的理论推导结果作比较,得到了反映真实气体分子作用域大小的一个较为具体的参考值.     

Rotational statistics and thermodynamic functions of hydrogen peroxide

Partition functions for both the rotational modes (hindered internal rotation and overall rotation) of the hydrogen peroxide (H₂O₂) molecule in the ground electronic state are studied using quantum and classical Gibbsian statistical mechanics. The partition functions are used to calculate rotational thermodynamic functions (internal energy, enthalpy, Helmholtz free energy, Gibbs free energy and entropy) of a hydrogen peroxide gas of weakly interacting molecules at temperatures above 300 K.     

临界流喷嘴喉部氢气等熵指数解析计算与进化回归方法

氢气作为最有希望的清洁可再生能源之一,已被广泛应用于航天、工业和燃料电池等领域.临界流喷嘴由于其测量过程不受下游扰动的影响,越来越多地被应用于氢气特别是高压氢气的流量测量.而作为真实气体的氢气在临界流喷嘴中的流动规律更加复杂,准确获得喷嘴喉部氢气的热力学参数对于氢气的精确测量至关重要.结合真实气体显式亥姆霍兹能量方程,利用熵焓关系分析并通过迭代获得了喷嘴喉部容积等熵指数这一基本流动参数.提出了最优化获取显式快速计算模型的回归算法,引入了进化算法思想,利用选择、交换和变异等方式寻找显著性和精度最优的种群个体.回归标准偏差为0.0089%,平均残差为0.0285%,最大残差为0.1781%.结果表明,所提出的算法能快速搜索满足显著性和精度要求的最优解,在提高回归方程质量的同时使方程项数达到最少,具有较好的抑制过拟合的能力.所提出的算法也可用于其他各类流体设备的不同介质流场特性参数模型的建立.     

Numerical procedures for natural gas accurate thermodynamic properties calculation

Natural gas (NG) is a mixture of 21 elements and widely used in the industries and domestics. Knowledge of its thermodynamic properties is essential for designing appropriate process and equipments. In this study, the detailed numerical procedures for computing most thermodynamic properties of natural gas are discussed based on the AGA8 equation of state (EOS) and thermodynamics relationships. To validate the procedures, the numerical values are compared with available measured values. The validations show that the average absolute percent deviation (AAPD) for density calculations is 0.0831%, for heat capacity at the constant pressure is 0.87%, for heat capacity at the constant volume is 1.13%, for Joule-Thomson coefficient is 1.93%, for speed of sound is 0.133%, and for enthalpy is 1.06%. Furthermore, in this work, the new procedures are presented for computing the entropy and internal energy. Due to lack of experimental data for these properties, the validation is done for pure methane. The validation shows that AAPD is 0.078% and 0.0133% for internal energy and entropy, respectively.