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压强在气体中传播

在热学中,准静态过程是个非常重要的概念。所谓准静态过程是,在这个过程中的每一时刻,系统都处于平衡态。实现准静态过程,必须使过程进行得无限缓慢。 实际过程都在有限时间内进行,不可能是无限缓慢的。但在许多情况下可近似地把实际过程当作准静态过程来处理,只要在过程进行中每一步的时间都比弛豫时间长。例如,在内燃机内气体进行的循环过程中,气缸内活塞的运动速度约10米/秒,而气缸内压强趋匀过程却以声速进行,即每秒300多米,其弛豫时间只是活塞运动时间的10’2一10“‘倍,所以可认为活塞的运动足够缓慢,气体的过程可以近似地当作准静态过程。 如何证明气缸内压强趋匀过程是以声速进行。 我们假定,由于活塞的运动,在气缸里的静止气体产生了一个压力增加,并且如图1所示地在该气体中传播。假设压强分布以等速c向右移动,且在传播过程中波形不变。由于气体随之被压缩了,在压强升高已达到的部分,那里的气体就会有一个向右的速度,。为了便于计算,设压强的增加Pl一P。...  (本文共3页) 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

多元混合气体声学特性的数值模拟研究

声波在气体中的传播特性与气体成分、环境温度和压强密切相关,因此可以利用声波作为定量检测混合气体热力学特性和分子特性的工具。这已成为当前气体传感技术领域的研究热点。理解声波在气体中传播现象的物理本质,建立描述气体中声波传播过程的数学模型,已成为促使声气体传感技术进一步发展的关键理论基础。而建立在不同混合气体中声衰减的理论预测模型,对于基于气体声学特性检测混合气体成分是必要的,同时也是这一研究领域的迫切需求。传统的声波传播模型是建立在Navier-Stokes方程或Euler方程之上的,通过偏微分方程来刻画气体特性的时空演变,只能用于研究气体对象处于平衡态或偏离热平衡状态很小的情况,而且Navier-Stokes方程收敛失败也限制了它们的应用。而已有的声衰减理论预测模型都建立在一个或多个可变的经验参数之上,需要根据新的实验数据不断改进这些模型,这使得它们的精确性依赖于实验数据的可靠性,无法胜任声气体传感技术的定量分析的需要。本文利用...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

气体超声波谱在氢气浓度测量中的应用

氢气作为一种高效无污染、具有可持续发展潜力的新型清洁能源,有望成为解决目前能源危机的可行途径之一。但是,氢气本身容易泄露而且遇明火容易爆炸,因此对于氢气浓度的实时高精度检测具有重大意义。针对市场上的氢气传感器灵敏度低、成本高、存在接触式反应等问题,本文提出了一种基于超声波谱的纯声学方法。通过检测超声波在气体中传输的声速和声吸收来实现二元、三元混合气体中氢气浓度的高精度检测。论文的主要工作包含以下几个方面:理论分析了氢气的声速谱和声吸收谱,结合Dain-Lueptow(D-L)理论从分子层面上对多元混合气体中的分子碰撞和能量转移模型做了细致分析,得出了二元和三元混合气体中声速和声吸收系数与声波频率、以及各组分气体浓度之间的定性关系。定量分析了含有氢气的三元混合气体中声速和声衰减与声频率以及各组分气体浓度之间的对应关系,并据此建立了三元气体传感的理论模型。对于氢气中声吸收系数与声波频率对应关系的计算结果表明:声吸收系数存在吸收峰值;...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

《四川师范大学学报(自然科学版)》1986年04期
四川师范大学学报(自然科学版)

一种多变热力学过程的分析

热力学第一定律的内容是不难理解的,但在具体应用中就不那么容易了.现以一道题为例,说明对多变热力学过程的分析.,梦娜,、七困 0.1摩尔的单原子理想气体,经历一准静态过程AB,AB为直线,如图一所示。 1.讨论AB过程中温度的变化,并求与最高温度点相应的各参量的值, 2.讨论AB过程中吸、放热的情况,并求出吸、放热转变点的位置. 3.讨论AB过程中热容量的变化. 我们先讨论第一个问题.由状态方程 PV二vRT和图一上给出的数据很容易得出T月一T。。即在P一V图中A点与B点的温度相等。那么AB过程中的温度又如何呢?为了回答这个间题,我们通过 二早.Jlwel!户A、B点作一等温线CD,如图二所示。由图二看出AB过程中任一点都位于等温线CD的外侧(我们约定等温线的右上方为它的外侧,等温线的左下方为它的内侧),因此,AB过程中任一点的温度都大于A、B点的温度,而温度的变化是先升高然后又降低。如何求最高温度点?这里介绍两种方法。 (I)由...  (本文共4页) 阅读全文>>

《世界科学》1987年04期
世界科学

利用磁场加速化学反应

直至最近,一些化学家还拒绝承认外加磁场可以加速化学反应(极低温下的反应除外),他们说,由于外加磁场所提供的能量比化学反应中原子和分子的能量变化小得多,所以磁场不会影响化学反应速度。 这些化学家之所以有这种看法,是因为他们把化学反应过程简单地看成热力学过程,事实上,化学反应的速度,不仅受能量因子的影响,而且还受反应系统有序性的制约,即受反应系统嫡的制约,那么外加磁场是怎样影响嫡的呢?化学家们早就知道,单个电子如同小磁体,它的行为要受磁场的影响,如果一个化学反应系统中含有自由基原子团(不配对的原子和原子群),这些不配对的电子就会在磁场的作用下改变系统的有序性,改变了嫡,影响了化学反应速度。 牛津大学化学系的K.麦克劳林在《分子物理》第五十五卷557页中对外加磁场如何影响反应速度和效率做了解释,他研究了大约为10000高斯强磁场作用下有自由...  (本文共2页) 阅读全文>>

《包头钢铁学院学报》1988年01期
包头钢铁学院学报

一个普通适用的热容量

如图l在PI,二I〕(V)一丫图上考虑一个任意的丫辛尔理想气休的准静态过程b、c,过程方程满足一我们找b一,c的热容量C的一般农达式。对任一过程,都有必=YCdT…(2)dG是无限小过程的无限小量。由热力学第一定律得出 dQ=dE十Pdy…(3)其中dE二YCvdT是理想气体的内能增量,理想气体状态方程的微分形式 pdy十vdp=丫RdT…(4) 将(2)式代入(3)式并注意dE,有 vCdT二丫CvdT十pdy一(5)再对(1)式求导期二K(v)(:)QV代入(4)式有(p十VK)dy=丫RdT得出YRdTp十VK代入(5)式得C二Cv十 RPP十VK=C(P,V)…(☆)这是热容量C的最一般表达式,是P、V的函数。下面由(☆)式出发作两点讨论: 1。多方过程的热容量Cn是C的特例。 对多方过程P(V)二PV”=恒量d(PVn) dv=v·丝十npv一:=。 aV.T/_dp__P。、,*、平杯。。添吝二i、一了二一一g甲尸飞...  (本文共5页) 阅读全文>>

《大学物理》1988年02期
大学物理

试析热力学恒等式的含义

根据热力学第一和第三定律,可以得到下述热力学恒等式(或称热力学基本微分方程) dU=TdS+Z Y;dX;+ZPldN;(1)这是众所周知的.然而,关于它的含义及适用范围,不同的教材说法不尽一致.有些把它同可逆变化相联系I’];而另一些则指出:它“不再局限于准静过程” l‘j;或者说 l’]:“它对无限靠近的相邻平衡志普遍成立”,适用于“无穷小变化,无论是可逆的还是不可逆的”.有些作者称(l)式为“可逆微变化中的热力学第一定律”I‘],另一些作者则把它理解为相差无穷小的两平衡态的状态变量之间的关系I’1.尽管这种种说法在实质上也许并非相互抵触,但阐述上的异差确实正在一些学生和教员中引起某些误解.鉴于热力学恒等式是热力学理论体系中的一个基本公式,对它的正确理解涉及平衡志热力学的若干基本问题,笔者觉得,对它作一番较细致的分析是有益的. 有一种意见认为,式()只适用于可逆变化,这是一种误解.首先,从公式本身看,它只食系统的态函数及其微...  (本文共5页) 阅读全文>>