范德瓦耳斯气体与焦耳-汤姆孙效应

大体说来,仅当密度很小时,气体才近似地遵守理想气体定律(主要有两个,卽理想气体状态方程和焦耳定律,它们是彼此独立的)。从微观上看,当气体密度不很小时,理想气体定律发生偏差的原因可归结为分子间有相互作用力(质心间距离较近时相吸,距离甚近时相斥),因此,真实气体性质的研究,不仅有重大实际意     

非奇异宇宙的理想气体自相似模型

通过引力作用下理想气体运动连续性方程的无量纲化,根据量纲理论Π定理,以尺度因子R(t)为物理量统一度量基准,发现了引力作用下理想气体宇宙模型的自相似性和一系列R(t)的解析解.基于R(t),可建立对应的、具有非欧氏几何特性的均匀膨胀时空坐标系S(t,ξ,θ,φ),并获得一个密度ρ为常数、速度u为零、压强p不为零的理想气体宇宙解.在这个解的形式中,光子红移量z所表现的是光子传播距离r,当红移量z较小时两者成正比(即哈勃定律).由均匀膨胀坐标系还可推导出Robertson-Walker度规(k= 关键词： 宇宙 自相似 哈勃定律     

气体的内能、焦耳-汤姆逊系数与理想气体

本文拟就满足焦耳定律的气体与焦耳-汤姆逊系数μ=0的气体的性质以及理想气体的定义作一些讨论.一、焦耳定律与物态方程 焦耳通过实验研究了气体的内能,得到了气体的内能U仅是温度的函数而与体积无关的结论,即 U=U(T)(l)这就是焦耳定律.式中T是用理想气体绝对温标量度的温度.精确的实验表明,一切实陈的气体,并不严格遵守焦耳定律,只有非常稀薄的气体才较好地服从式(1).假设绝对热力学温标量度的温度θ与T相等,即 T=　(2)则由热力学第一定律和第二定律得到的能方程[1]可以证明。凡满足理想气体物态方程 PV=RT(4)的气体,一定满足焦耳定律…     

关于理想气体定义的再认识

本文指出：只需玻意耳定律和阿伏伽德罗定律即可定义理想气体．玻意耳定律和焦耳定律不是相互独立的，遵守玻意耳定律的气体必然服从焦耳定律，反之则不然．最后，作者对今日热力学教材中如何定义理想气体提出了建议．     

谈气体混合后自由焓的变化

本文从量子统计出发证明了：１．不同组元的弱简并性理想气体在粒子质量差δ→０时，等温混合后其自由焓Ｇ将有一突变的极值量；２．当粒子热波长λ远小于粒子间的平均距离ｄ时，此极值量与经典理想气体的热力学计算结果一致；３．自由焓佯谬本质上是由组元粒子数密度的突变所引起的．     

重力场中理想气体密度分布的 Monte Carlo 模拟

利用Monte Carlo 方法模拟了重力场中理想气体的密度分布,直观展现了重力场中气体分子位置的改变和分布特点,讨论了分子质量和系统温度对气体密度分布曲线以及重力势能零点处密度n0的影响.模拟结果与玻耳兹曼分布律完全吻合.另外,模拟结果表明玻耳兹曼分布律不仅对纯的理想气体成立,而且对混合理想气体中各成分气体也成立.     

对等温条件下理想气体伯努利方程的讨论

在普通物理中一般只介绍理想流体的伯努利方程。由于气体具有显著的可压缩性,定量分析气体参量和流速的关系时还应考虑密度变化的影响。当气体与热库良好地接触,且膨胀和压缩过程进行得较为缓慢时可以视为等温过程。在《等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程》一文中利用能量守恒导出了等温条件下理想气体满足的伯努利方程,但在推导过程中由于忽略了气体与外界的热传递导致结果存在问题。本文指出了其不当之处,用两种方法给出了正确的推导,并基于导出的结果简要讨论了气体压强与流速的关系。     

昂尼斯气体绝热过程方程推导及验证

利用热力学第一定律及能态方程推导得到昂尼斯气体绝热过程方程,利用所得方程对理想气体和范氏气体绝热过程方程形式进行了讨论,最后讨论了昂尼斯气体卡诺循环效率.     

关于气体化学反应平衡恒量

在热力学参考书有关理想气体化学反应平衡的章节[1]中,研究气体的化学反应,以理想气体的理论为第一级近似. 考虑一个化学反应,用式表示它式中Ai为组元,vi为该组元在化学反应中所改变的摩尔数.当达到平衡时,必有μi为混合理想气体中各组元的化学势,应用理想气体理论, 为温度的函数,Pi为分压,可得其中 (3)式是质量作用律的一种表达形式,kp,称为定压平衡恒量. 质量作用律的又一种表示形式是其中xi是克分子分数,k称为平衡恒量. 质量作用律是反映气体化学反应达到平衡时,各个组元之间的数量关系.在一般的热力学参考书中,对反应式(1)只规定反应物…     

气体定律实验器及其应用

过去高中物理课本中,“验证玻意耳——马略特定律”和“验证理想气体状态方程”两个学生实验,前者采用针筒,后者采用灌注水银的U型玻璃管。由于针筒摩擦力大且压强大时容易漏气,所以实验很难成功。后者实验虽能顺利进行,但由于水银造成污染会影响学生健康。为此,我们设计了不需水银的“气体定律实验器”,验证气体定律的两个学生实验都能达到较好的效果,操作方便,精度也高。因此,从八四年秋季开始使用的高中物理课本,都采用这种新仪器来验证玻意耳——马略特定律和理想气体状态方程.现将其简介如下,供参考.     

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     

求解热循环过程效率的一种一般方法

在普通物理热学课中,经常碰到求热循环过程的效率问题.热效率 ,要求出η,必须解算循环过程对外做的总功 A和从外界吸收的全部热量 Q[1].本文对于理想气体,从状态方程和热力学第一定律出发,给出求吸收的热量Q的一种一般方法。 设有n摩尔理想气体经过某种热循环,过程方程P=P(V)已经给出. 据热力学第一定律dQ=dU dA 其中,dQ为吸热,CV为定容摩尔比热,dT和dV分别代表温度和体积的微分. 由理想气体状态方程p·V=n·R·T(2)得 (3) 式(3)代入(1)式得 对于理想气体,CP=CV R CP表示定压摩尔比热. (4) 下面分两种情况讨论 i)当dV>0时,欲使d…     

气体常数的新进展

气体常数R的定义来自理想气体的状态方程:其中V为理想气体的摩尔体积,p与T分别为该状态下气体的压强与温度. 然而,在实际测量中,我们不能直接从R=pV/T求R,因为实际测量的总是真实气体.对于真实气体,上式应改为其中B(T),C(T),…称为维里系数. 只有在恒定温度下,测量一系列不同压强下的气体密度,再外推到零压强(无限体积)的情况,才有可能获得理想气体的摩尔体积. 早先测量气体常数基本上都是沿着这条路线.这个方法被人们起了一个不太确切的名称,叫“有限密度法”. 一直到1973年,在历届基本物理常数平差中,气体常数的数值都是根据有限密度…     

理想气体的定义和它与热力学第二定律的关系

本文証明,定义理想气体必須用两个相互独立的方程。除PV=nRT外,若不用((?)E/(?)V)_T=0,便要用T=0。論証表明,仅根据PV=nRT,由第二定律仍不能得到((?)E/(?)V)_T=0,以下将根据第二定律的喀喇氏公式和卡諾循环来証明这一点。在大多数热力学教科书中,第一定律提出以后跟着就討論一些例子,而理想气体則是这种恰当的例子,它的定义通常由PV=nRT,(1) ((?)E/(?)V)_T=0 (2)給出,式中P为压強,V为容积,n为克分子数,R为气体常数,E为能量,而T为用理想气体温标测量的温度。提到这个定义时,往往有人认为第二个式子可以省略掉,因为他們誤认为,当由第二定律导出某些方程后,此式便能由第一     

关于理想气体卡诺循环的一点注记

在证明理想气体卡诺循环的效率时,一般教科书都利用理想气体的绝热过程方程 常数(或与其等价的方程),但是这一方程是在假定y为一与温度无关的常数下得到的近似方程,利用了上述近似方程容易使人怀疑证明的结果是否也有近似的性质.答案自然是否定的,本文提出一种改进了的证明,其中只利用热力学第一定律和理想气体的定义.从而避免了 中含有近似成份的不正确想法。 证明如下: 考虑理想气体的卡诺循环如图(1) (1)1→2.等温膨胀过程.由第一定律和理想气体的内能仅为温度的函数可知。在这个过程中系统内能不变,系统对外作的功等于系统从热源T1中吸…     

约束条件下的硬球流体

利用密度泛函理论和分子动力学方法 ,对处于两平行硬墙之间的硬球流体的密度分布进行了计算 .通过比较两种方法的结果 ,发现在墙之间距离较大时 ,Rosenfeld密度泛函理论的结果与分子动力学模拟的结果符合很好 ;当两堵墙间的距离很小时 ,这两个结果之间存在明显的不一致 .另外 ,还研究了约束条件下密度分布的结构     

多次冲击波压缩DT冰理论研究

 冲击波压缩DT是ICF内爆过程中的主要熵增因素,如何用有限数目的时间整形冲击波实现近等熵压缩过程是优化点火靶设计的关键。利用理想气体和实际DT状态方程,计算系列冲击波压缩后的熵增和密度变化,分析表明,当第一个冲击波压强不大于0.1 TPa,后续再用3个冲击波达到10 TPa,总熵增不影响点火靶DT压缩性能,增加冲击波个数对DT熵增和压缩度改善效果很小。     

“气体的压强”教学难点分析与突破

气体的压强在高中物理热学中是一个重要的概念,也是一个难点.正确理解压强的物理意义,熟练掌握计算封闭气体压强的方法是进一步学习气体实验定律和理想气体状态方程的基础.教学中有效地突破这一难点,就能为学生以后的学习扫清一大障碍.     

理想气体状态方程——从经典到量子

1 经典理想气体状态方程 1662年玻意耳和1679年马略特发现气体的压强p和体积V的乘积,在温度T一定下,是一个常量,称为玻意耳-马略特定律.     

极高压强下气体的性质

气体在极高压强下不再遵从玻意耳定律和盖·吕萨克定律，而代之以 Ｌｅｖｉｔｔ建议的两个经验公式 ｐ＝ ＣｅＢ／Ｖ及＝Ｖ０＋αｐＴ．根据这两个经验公式，我们计算了在极高压强下气体的各种热力学性质，讨论了它们随压强和温度的变化趋势，并且与理想气体和范德瓦耳斯气体的情形进行了比较