由弯曲液面饱和蒸汽压谈热力学第二定律的普遍性

由弯曲液面饱和蒸汽压谈热力学第二定律的普遍性滕维中（广西农业大学基础部南宁５３０００５）在盛有部分液体的密闭容器中，液面上方的蒸汽与液体达到动态平衡时，蒸汽压强称为饱和蒸汽压。弯曲液面上的饱和蒸汽压与平面上的饱和蒸汽压强值不同。从分子间的相互作用引力...     

弯曲液面上方的饱和蒸汽压公式

为了证明饱和蒸汽压的大小与液面的形状有密切的关系,现行的教科书①都利用如图(1)所示的装置(即在一个盛有一定量的液体并在其中插一根毛细管的密闭容器)来征明.其推导过程如下. 设A、C两点的压强不同,根据流体坛强公式有式中ρ0为饱和蒸汽的密度,h为A、C两点的高差(即液体在毛细管中上升的高度)。根据毛细现象公式有式中为毛细管的半径,θ为接触角(在完全润湿的情况下θ=0),a为液面的表面张力系数,ρ为液体的密度,R为弯曲液面的曲率半径.把式(2)代入式(1)得 在上述推导过程中所引用的公式(2),是在未考虑饱和蒸汽压的影响下,即在凡PA=P…     

液体饱和蒸汽压与液面曲率半径的关系

弯曲液面上方的饱和蒸汽压与其表面自率半径之间的关系可以由宏观的热力学方法推导得出开尔文(Kelvin)公式.本文试从物质的微观结构出发,通过统计力学的方法来推导.所得结果的精确程度主要取决于液体结构的模型.本文采用较为粗糙的平均势液体结构模型[1].若采用其他更为精确的液体模型,结果的精度可进一步提高.本文的主要目的在于处理的方法,而不追究液体结构模型的精确.因为不管采用何种模型,其处理方法都相同.一、气体或液体的配分函数 考虑一个限制在体积V中的由N个质量为m的同种分子组成的系集.系集的总能量是各分子的平动能、转动能…     

饱和蒸气密度、焓和蒸发潜热的通用对比态推算式

本文提出了新的饱和蒸气密度的通用对比态推算式,并分别以标准沸点下的蒸发潜热和临界温度与标准沸点温度之差为基准,对蒸发潜热和温度无量纲化导出了工质蒸发潜热通用对比态方程,结合饱和液体焓通用对比态方程导出了饱和蒸气焓通用对比态方程,揭示出饱和蒸气焓通用对比态方程为双变量函数,除有温度变量外还包含有表示物质差异的变量。对多种物质的文献值计算比较,以上方程的总的平均绝对偏差分别为0.43％、0.87％和O.35％。     

空气的绝对湿度和露点时的饱和水汽压强

我们知道,要求空气的绝对湿度,只要将空气降温至露点,然后查出露点时的饱和水汽压强,这压强就是空气在原来温度时的绝对湿度。但是有人认为这样的推算不够精确,他们说当空气逐渐降温至露点时,空气中的水汽压强也随着温度的降低而减小,所以露点时的饱和水汽压强,实际上总小于空气在原来温度时所含水汽的压强——空气的绝对湿度。这样看来,要求空气的绝对湿度,除了上述步骤外,还必须再经查理定律公式(P_1)/(P_2)=(T_1)/(T_2)的演算。例如,设现在空气的温度为20℃,测得其露点为10℃,试计算其相对湿度,根据公式B=p/P·100%,要计算空气的相对湿度就得先求出空气的绝对湿度p,从表中可查得10℃时的饱和水     

定量计算水表面张力系数及其温度变化率

应用饱和蒸汽压下单元液体的玻尔兹曼因子方程,导出了表面张力系数及其温度变化率的数学公式;依据数学公式定量计算的理论结果与实测值高度吻合;证实了简洁的数学公式,可以在很宽的温度范围内准确地描述表面张力随温度的变化而变化的自然规律.     

高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温金属液滴的周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时液滴周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大的不同,因此,常温情况下的小球在连续液体中运动时的通用阻力模型在这种情况下是不适用的．本文通过受力分析,考虑了高温小球受力的分布和表面蒸发对小球周围力的影响,从阻力的基本机理上分析了蒸发状态下小球的运动阻力,分别提出了高温颗粒穿过自由表面时与其在液体中运动时的蒸发阻力模型．分析表明,当小球温度高于2500 K,特别是在靠近自由表面的区域,由于小球表面液体蒸发而产生的蒸发阻力作用非常明显．分析指出,小球的入水初速、小球表面的液体蒸发速率以及汽膜厚度都是影响小球运动阻力大小的重要因素．     

讲授“饱和汽与未饱和汽”的一点意见

“饱和汽与未饱和汽”这一课题过去对中技校学生来讲是比较不易接受的。主要是因为内容比较抽象,别雷史金和特列齐雅可夫合著的物理学(1952年原版)译本对这方面的叙述太少。现行中技校课本作了很大的改进,但是在某些方面我们觉得还是不够的。例如,为什么在一定温度下增加汽的压强来减少它的体积,或降低汽的温度,可以使未饱和汽变成饱和汽,该书中没有详细说明,因而同学对这方面特别感到模糊。由于这个问题没有得到彻底解决,后面讲到露点时就不易接受。此外,我们在教学方法上也存在着很多缺点。对教材的内部逻辑联系注意不够,对课堂演示也重视不够。后来经过详细分析,我们认为突破这个难关的关键,在于必须把饱和汽与未饱和汽的概念讲得很透彻。于是针对这方面提出了一些改进措施。通过实     

增加压强液化温度升高的演示实验

利用乙醚做气体的液化温度与压强有关的演示实验,效果很好。乙醚是一种易挥发液体,它的沸点是35℃。我们的做法(如图所示):将数滴乙醚放入烧瓶中,用手握住烧瓶使乙醚汽化。然后用气筒打气,这时就可看到烧瓶壁上有乙醚的小液滴出现,从而说明增大压强,能够使气体的液化温度升高。如果这时换用抽气端从烧瓶中抽气,减小瓶内压强可以看到小液滴从瓶壁上消失。     

高温壁面上静止液滴的Leidenfrost温度模型研究

本文以高温壁面上的静止液滴为研究对象,对其蒸发特性开展了理论研究.不同计算工况下得到的液滴蒸发过程中半径和蒸汽膜厚度变化与实验值吻合良好.结果表明随着壁面温度的降低,蒸汽膜厚度逐渐减小.结合表面粗糙度的影响,研究中提出了 Leidenfrost温度的触发机制:当蒸汽膜厚度足够小时,会极易被加热表面的不平整突起贯穿,蒸汽...     

饱和汽的实验

在铁架台上,用铁夹把一个倒立的烧瓶夹住,并用一个有孔胶塞塞住瓶口,塞内插一玻璃管和一胶管相连,如上图所示,即成一简单的膨胀云雾室。二、实验演示实验L 降低温度,使未饱和汽变成饱和汽。这里降低温度是用汽或气膨胀时的冷却效应来完成的。其方法,先取下烧瓶,去掉胶塞,在瓶内滴液体乙醚数滴,立见乙醚完全汽化,此时瓶中即有未饱和乙醚蒸汽存在(如空气的相对湿度大,可以不用乙醚滴人瓶内,效果亦好)。其次,放入少许烟粒于瓶内,即行紧塞烧瓶,如前将烧瓶倒立夹于铁架台上。用打气筒(打足球用的)和胶管相连,向瓶内打气三、四下,     

临界热流密度后传热区二维计算模型

一、前言 反环状流和弥散流是临界热流密度后膜态沸腾传热区的二种主要形式。它们分别发生在低含汽率和高含汽率的条件下。反环状流由过冷的液芯和高温壁面处的过热汽膜所组成。主要换热是壁面与蒸汽、蒸汽与液芯表面的换热和壁面与液芯的热辐射。蒸发发生在液芯表面。可视化试验表明,界面有较大的波动,交界面的换热系数很难确定。气膜膜厚变化有两个阶段,初始阶段液芯表面温度尚未达到饱和,无蒸发,因此膜厚不变。经     

氘汽液变化过程的气化热及熵变计算

计算饱和液体的气化热通常是把该温度下的饱和蒸汽视为理想气体.但是氘的饱和蒸汽在临界温度Tc＝38.34 K以下作为理想气体计算气化热,得到的结果不符合一般规律.本文采用Clapeyron方程的微分形式和氘的汽液平衡方程,考虑氘由液态转变为气态的体积变化,计算得到20 K到38 K各温度对应的气化热和熵变,最后绘制出氘的饱和曲线.这种计算方法避免了两个近似:视氘饱和蒸汽为理想气体和忽略氘汽液转变的体积变化,提高了计算的精确度.     

真空环境液体闪蒸射流实验研究

本文实验研究了蒸馏水经内径0.226 mm、长度16.5 mm薄壁不锈钢直管向真空环境排放时形成的液体闪蒸射流现象.实验观察到3种射流形态。在液体初始温度低于背压所对应的饱和温度时,液体不会发生闪蒸,液体射流喷出后保持完整;反之,液体表面蒸发会导致液体射流核周围出现不规则蒸发波,射流破碎散落;进一步降低背压,会使得射流一出喷口即快速破碎形成扩张角大于90°的雾状射流。射流流量在背压低于某个临界数值时出现壅塞现象,即流量不再随背压降低而增加,表现出强烈的可压缩流动特征。     

温度对铷原子D2线饱和吸收光谱的影响

从理论上分析了铷原子蒸汽温度对87Rb和85Rb D2线饱和吸收光谱在消除了多普勒背景情况下的光谱相对强度的影响.由于有效原子数密度、多普勒加宽、电极化率受温度变化的影响,每一条超精细谱线的相对强度随着温度的升高都会出现先增大后减小的变化趋势,相对强度最高时的温度称为最佳温度.对于87Rb或85Rb来说,不同超精细谱线最佳温度不同的主要原因是由于烧孔面积和跃迁几率不同造成的,而87Rb和85Rb不同超精细谱线最佳温度不同的主要原因是由于它们在自然界中丰度不同造成的.     

气液态分子运动的Hurst指数及相图研究

本文运用分子动力学模拟方法,模拟了不同温度条件下饱和气体和液体氩分子的运动。对气液状态下分子运动在速度空间的演化相图进行了比较。根据分形理论,对实际分子的分数布朗运动特性进行了讨论。应用本文提出的约化规模法,获得了不同温度条件下分子分数布朗运动的Hurst指数和轨迹分维数。饱和液相分子运动的Hurst指数并不随温度单调上升,存在一个极小值。     

饱和液体密度测量装置的研制与可靠性验证

本文研制了一种用于测量制冷剂饱和液体密度的实验装置,该装置主要由恒温系统与测量系统组成,其中密度的测量精度为±0.5 kg/m~3。本文以纯质制冷剂HCFC-22与混合制冷剂HFC-407C为例分别在该实验装置进行了实验测试。结果表明,无论是纯质还是混合制冷剂的液体密度实验测量结果都与文献值具有良好的一致性。在此基础上,本文还用该实验装置对HFC-407C在温度为244～337K范围内的饱和液体密度进行更细致而又精确的测量,并分别采用VDNS型方程与Rackett型方程对HFC-407C实验数据进行了关联,得到各自的方程参数及适用下HFC-407C的预测模型。所有这些研究为纯质与混合工质在实际工程中的应用打下了坚实的基础。     

自由流区近壁蒸发及未蒸发颗粒的热泳分析

本文给出了自由分子流区作用在壁面附近蒸发及未蒸发颗粒上的热泳力的分析结果.分析中气体分子在壁面和颗粒表面处均假定为部分镜反射和部分漫反射.分析表明,作用在近壁颗粒上的热泳力不仅依赖于气体中的温度梯度,还和气体的压力以及壁面与气体温度比有关.颗粒表面的温度和镜反射分数对作用于未蒸发颗粒的热泳力没有影响,但明显影响作用于蒸发颗粒的热泳力.研究表明,近壁效应及蒸发对颗粒热泳的附加影响是不容忽视的.     

压强对于沸点影响的实验

液体沸騰时它的飽和汽压和外部压强相等,也就是说只要液体內汽泡中的飽和汽压等于外部压强时沸腾現象就开始出現。某种液体在沸騰时所保持的恆定温度叫做沸点。因为飽和汽压是随着溫度的升高而增大的,因而外部压强的大小影响着沸点的高低,且外部压强益大則沸点就益高,外部压强減小沸点就下降。計,④冷却器,⑤广口瓶,⑥內盛吸水剂(氯化鈣)的小瓶,⑦U形水銀气压計。