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.     

论范氏气体方程和理想气体状态方程的关系

一般认为范氏气体方程在大体积极限下和理想气体状态方程一样.不过理想气体还要求满足焦耳定律等,也就是内能对体积的偏导数为零.由于内能对体积的偏导数可以化为物态方程的一阶导数,是否能在状态方程一阶导数这一层次上也要求范氏方程的大体积极限和理想气体一致就值得探讨.结果表明:如果在一阶导数层次上比较,范氏气体方程在大体积极限下不能再回复到理想气体.推广范氏方程让范氏系数依赖于温度,可以得到实际气体在大体积极限下的一个渐近形式.     

理想气体焦耳定律与物态方程的关系

焦耳定律作为理想气体的能态方程,是热力学一般能态方程在理想气体物态方程约束下的特殊解,本质上不独立于物态方程.但焦耳定律却是理想气体温标等于热力学温标的充分必要条件,以理想气体温标表述理想气体定义时,物态方程和焦耳定律缺一不可.     

量纲分析在热力学统计物理中的教学应用

热力学统计物理是一门综合性较强的课程,涉及力学、热学、电磁学、光学、量子力学等内容.它的教与学难度较大,特别是宏观物理量与微观物理量之间的关系复杂并难以理解.而量纲分析却能较好地解决这个问题.它基于物理量的量纲,很容易就能确定各个物理量之间的关系或者验证公式的正确性.通过3个问题的求解,即理想气体的碰壁数、光子气体的物态方程、零温时自由电子气体的简并压.文章介绍了量纲分析在热力学统计物理中的具体应用.可以看到,量纲分析有助于学生理解物理规律及其对应的数学表达式,也有助于学生分析问题和解决问题的能力培养.     

量子理想气体中粒子间的统计关联作用

在量子理想气体中，虽然粒子间没有动力学互作用力，但由于粒子全同性原理的影响，在粒子间存在着统计关联，这种统计关联来源于波函数的对称性．对于费米子，统计关联表现为统计排斥作用；对于玻色子，统计关联表现为统计吸引作用． 本文以气体的物态方程、内能和熵为例，把粒子间的统计关联作用和动力学相互作用对气体性质的影响进行分析对比．在弱简并条件下的讨论表明，统计排斥和统计吸引作用对气体物态方程和内能的影响与动力学互作用的排斥作用和吸引作用相当；但统计关联作用与动力学工作用对气体的熵有不同的影响：动力学工作用不论是斥力还是引力）都使气体的熵减少，但统计吸引作用使气体的熵减少，而统计排斥作用使气体的熵增加（相对于经典理想气体的熵值）．     

理想气体一维不定常流自模拟运动的基本微分方程

将一维不定常流自模拟函数推广到一般形式，结合量纲理论和流体力学基本运动方程，导出总能量为常数情况下的理想气体一维不定常流自模拟运动基本微分方程组.该理论模型表明，由流体速率u和自模拟面速率r·〖DD)]组成一个无量纲特性参数L，用L作自变量时理想气体一维不定常流自模拟运动的规律具有常微分方程的最简数学形式.该模型克服了点爆炸Taylor自模拟温度函数原点附近趋于无穷大的问题，具有重要意义. 关键词： 理想气体 自模拟运动 Taylor模型     

非对易相空间中理想气体的热力学性质

首先从非对易相空间中重新确定微观状态个数和配分函数来讨论在非对易相空间中单原分子理想气体的热力学性质.结果显示非对易效应不能在理想气体系统的内能、物态方程、热容量等宏观热力学性质中测量出.然而发现系统的配分函数和熵发生变化,表示在非对易效应作用下系统的能量简并度和系统的无序度发生变化.     

对理想气体方程pV=NkBT的讨论

应用统计物理的方法重点研究量子理想气体,得到其物态方程为pV=NkBT(1 △),并对量子近独立粒子之间的统计关联作了讨论,从而证明pV=NkBT对理想气体不一定成立.     

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…     

p=2U／3V系统的态函数形式

给出了压强ｐ、内能Ｕ和体积Ｖ满足ｐ＝２Ｕ／３Ｖ的系统的态函数形式。并据此讨论了理想 玻色气体、理想费米气体和通常的理想气体的状太民方程不同的热力学原因。     

Numerical modeling of laser matter interaction in the presence of an ambient gas

A one dimensional numerical model to simulate the laser matter interaction in the presence of an ambient gas is presented. The model is developed by making appropriate modifications in MEDUSA, a one dimensional Lagrangian computer code, which simulates laser plasma interaction in vacuum. Various parameters of the plasma such as velocity, electron temperature, ion temperature, density, pressure, shock wave intensity of the plasma as it expands into a background gas are simulated. The results are compared with the experimental observations.     

油气样品的固定波长同步荧光光谱特征研究

固定波长同步荧光光谱是同时扫描激发波长和发射波长而获得的荧光光谱，具有图谱简单、窄化、光谱重叠少、干扰小等优点，通过在量油气的固定波长同步荧光光谱，提出不同性质油气的荧光光谱特征。将此技术应用于钻井岩屑分析可以判断油气的属性，用于地下水样和地表土壤样分析，可以判断下伏的含油气性，为钻井提供有利靶区。事实证明，固定波长同步荧光光谱和三维荧光光谱的指正是一致的，可以用简单、快捷的同步荧光谱分析代替三维荧光光谱分析，取得事半功倍的效果。     

基于量纲分析和达西定律的地下化学爆炸气体泄漏规律

针对周围是均匀岩石介质的地下化学爆炸,研究爆炸后爆室内气体的泄漏规律.利用量纲分析,得到影响气体泄漏时间的主要物理量,包括气体动力学粘度、爆室内超压、围岩孔隙率及围岩厚度的平方与渗透率的比值等,并初步给出它们之间的函数关系.然后基于达西定律,推导计算气体泄漏时间的解析公式.得到的气体泄漏时间计算公式与通过量纲分析得到的定性函数关系式完全相符,二者从不同的角度对同一问题给出了相容的结果.可为地下化学爆炸气体泄漏的理论分析和规律性研究提供研究思路和工具,为地下爆炸有关的工程估算提供参考依据.     

煤在燃烧过程中表面灰层内气体扩散传质特性的研究

煤在燃烧过程中表面灰层内气体扩散传质特性的研究严建华，倪明江，张宏焘，岑可法（浙江大学能源工程系杭州３１００２７）关键词：灰层扩散，煤燃烧，孔隙率一、引言就流化床燃烧锅炉通常燃用的较大粒度的煤而言，其焦碳的燃尽时间占了煤粒燃尽所需时间的绝大部分，粗略...     

PIV技术在气体界面不稳定性实验研究中的应用

采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,以乙二醇烟雾作为示踪粒子,实验测量了平面激波作用下SF6气柱-空气界面Richtmyer-Meshkov不稳定性演化图像和二维速度场.测量结果揭示了不稳定性流场的典型特征和细微结构,与高速摄影和数值模拟结果符合,说明建立的PIV技术适...     

Relaxation of ideal classical particles in a one‐dimensional box

We study the deterministic dynamics of non‐interacting classical gas particles confined to a one‐dimensional box as a pedagogical toy model for the relaxation of the Boltzmann distribution towards equilibrium. Hard container walls alone induce a uniform distribution of the gas particles at large times. For the relaxation of the velocity distribution we model the dynamical walls by independent scatterers. The Markov property guarantees a stationary but not necessarily thermal velocity distribution for the gas particles at large times. We identify the conditions for physical walls where the stationary velocity distribution is the Maxwell distribution. For our numerical simulation we represent the wall particles by independent harmonic oscillators. The corresponding dynamical map for oscillators with a fixed phase (Fermi–Ulam accelerator) is chaotic for mesoscopic box dimensions.     

Critical temperature of Bose-Einstein condensation for weakly interacting bose gas in a potential trap

It has been a long history to study Bose-Einstein condensation (BEC) of weakly in-teracting Bose gas, and several theoretical models have been developed to research uni-form and weakly interacting Bose gas. Ref. [1] summarized all of these models and the corresponding results, which gave a derivation of critical temperature from ideal case 1/30Tc c n,?T = α (1) with a wide spread of parameter c from 0.7 to 2.33, where α is the scattering length of s wave and n is atom number density. Due…     

Speed of sound in an optical lattice

A system of equal mixture of ⁶Li atomic Fermi gas of two hyperfine states loaded into a cubic three‐dimensional optical lattice is studied assuming a negative scattering length (BCS side of the Feshbach resonance). When the interaction is attractive, fermionic atoms can pair and form a superfluid. The dispersion of the phonon‐like mode and the speed of sound in the long‐wavelength limit are obtained by solving the Bethe‐Salpeter equations for the collective modes of the attractive Hubbard Hamiltonian.     

PEMFC气体扩散层内各向异性传递过程数值模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层(GDL)具有各向异性属性,常规数值模拟对GDL采取均匀模型,忽略了各向异性传递过程对PEMFC性能的影响。本文发展了一个三维非等温单相模型,在GDL平面内和GDL厚度方向采用不同的传递系数,模拟了各向异性传递系数对PEMFC整体和局部性能的影响。在本文计算条件下,GDL各向异性和均匀模型模拟得到的电池极化曲线几乎完全相同,但电池电流密度分布和温度分布等局部特性存在很大差异。该结果进一步证明了不能单独用极化曲线来验证电池数学模型的正确性。     

Boundary Effects in the One-Dimensional Coulomb Gas

We use the functional integral technique of Edwards and Lenard to solve the statistical mechanics of a one-dimensional Coulomb gas with boundary interactions leading to surface charging. The theory examined is a one-dimensional model for a soap film. Finite-size effects and the phenomenon of charge regulation are studied. We also discuss the disjoining pressure for such a film. Even in the absence of boundary potentials we find that the presence of a surface affects the physics in finite systems. In general we find that in the presence of a boundary potential the long-distance disjoining pressure is positive, but may become negative at closer interplane separations. This is in accordance with the attractive forces seen at close separations in colloidal and soap film experiments and with three dimensional calculations beyond mean field. Finally, our exact results are compared with the predictions of the corresponding Poisson–Boltzmann theory which is often used in the context of colloidal and thin liquid film systems.