气体动理论-刘文武2013.ppt

气体动力学理论，第8章，柳文武讲师，189504526215205097080，核潜艇发电站是通过核反应堆产生的高温蒸汽，驱动蒸汽涡轮机，驱动螺旋桨或使发电机成为动力的原理。蒸汽轮机具有功率大的优点，在现代大型军舰上仍被广泛使用。大型航母，核潜艇都以蒸汽轮机为动力。燃气轮机功率不足，目前仅用于中型军舰和小型中型航母。对于需要高速的大型船舶，汽轮机或汽轮机-分布式电动机-马达动力系统仍然是唯一的选择。航天飞机的热保护：美国哥伦比亚航天飞机的坠落是由热保护瓦的坠落引起的；2005年8月，“发现号”返回前，美国宇宙航空总局特别对宇宙中的防护栏进行了检查和维修。a)发射前的航天器，(b)收回的神州5号航天器外壳，电子设备的冷却：随着CPU功率的迅速增加，芯片的冷却要求越来越高，从一般空气冷却的整个肋散热器到狭缝销散热器、热管和微通道的水冷却。人体有热力学系统，与外部交换能量，宏观物体不动，运动，相互作用的大量分子或原子组成。使用扫描隧道显微镜将原子排列成IBM字母的照片。现代仪器可以观察和测量分子或原子的大小，排列在物体上的经纬仪(x射线分析器、电子显微镜、扫描隧道显微镜等)。在微观研究分子多的热力学系统时，必须使用统计方法。1分子的数量密度和先导的情况下，阿伏伽德罗常数：1mol物质中包含的分子(或原子)的数量相同。例如室温大气压力，分子数密度():单位体积内的分子数，二分力，三分子热运动的不规则性和统计规律，热运动：很多实验事实表明分子在做不停止的无规则运动。例如，在：室温和大气压力下，氧分子那时以分子力为主，当时子力主要以重力表示。对由很多分子组成的热力学系统进行微观研究时，必须使用统计方法。、格林顿板的小球分布规律。统计规律是当公数n足够大时，小球的分布有统计规律。设置为晶格的粒子数。概率粒子出现在第一个单元中的可能性的大小，规格化条件，粒子总数，1)分子被认为是粒子的线角度间隔；2)分子之间没有相互作用力，除了碰撞时刻。理想气体的微观模型，4)分子的运动遵循经典力学定律，3)弹性粒子(碰撞都是完全弹性碰撞)；2气体状态参数，体积v气体分子可到达的空间。压力p气体分子垂直作用于设备壁的单位面积的力是许多气体分子与设备壁相碰撞的宏观表示。标准大气压力：当前，t (min)。)=2.41011k(激光冷却方法)，热力学状态，平衡状态，非平衡状态，平衡状态：在不受外界影响的情况下，系统的宏观特性均匀，不随时间变化的状态，热平衡状态。气体状态(P，V，T)表示平衡状态。平衡状态1，不平衡，平衡状态2，3平衡和平衡过程，1)统一(所有地方都相同)；2)状态的稳定性与时间无关。3)自愿过程的结束；4)热平衡(不同于力平衡)。(从非平衡状态到新平衡状态的时间是缓解时间。热力学过程的每一分钟，如果系统处于平衡状态，则是理想的过程。或者，如果系统松弛比宏变化快得多，则可以将过程的每个状态近似为平衡状态，该过程可以视为平衡过程(准静态过程)。从不平衡状态到平衡状态的转换时间，即缓解时间约为10-3秒，实际压缩需要1秒，可以说是平衡过程。，4以上气体状态方程式，玻璃-马的规则PV=constant，盖-鲁萨克的规则V/T=constant，查理的规则p/t=constant，PV/t=r，摩尔气体常数第一，压力的微观本质，密集的雨滴持续倾泻在伞面上的持续压力，导致作用于伞面的压力。如果容器中的大量气体分子经常撞击对撞机壁，则装置壁会受到持续压力，从而产生器壁的压力。压力：大量分子对撞机壁单位时间内，作用于装置壁单位面积的平均冲量。大量分子持续具有对撞机壁、装置壁的单位面积的平均推力。x，y，z有n个气体分子，每个都有相同的质量，壁被强烈压缩。理想的气体压力公式，2)分子在每个方向的运动概率，分子运动速度，热平衡的统计规律(平衡状态)，1)根据位置，分子的分布均匀，大量分子在壁面碰撞的总效应：恒定和持续力的作用，单分子对壁碰撞特性：偶然性，不连续性，每个方向的运动概率单位时间n个粒子对装置壁的总冲量，大量的总分子效应，单分子单位时间应用于装置壁的冲量，装置壁的平均冲量，气体压力，统计规律，分子平均平移动能，装置壁的平均冲量，压力是大量分子对时间，区域的统计平均结果。分子平均平动动能，玻耳兹曼常量，理想气体压力公式，理想气体状态方程，分子平均平动动能，n单位体内气体分子数，3)意味着在同一温度下，各种气体分子平均平动动能相同。热运动和宏观运动的区别：温度反映了与物体整体运动无关的分子的无规律运动。物体的整体运动是其中所有分子的有规律的运动。1)温度是分子平均平移动能的测定(反映热运动的极度)。(2)温度是大量分子的聚合表达，个别分子没有意义。1，自由度：1，定义：确定一个对象的空间位置所需的独立坐标数。用I表示。自由运动刚体的自由度：轴：2(，)，绕轴旋转：1()，粒子的自由度：空间：3个独立坐标，质心：3(x，y，3个平动自由度，i=3，刚性双原子分子：i=t r=5，3个平动自由度，3个转动自由度，2，按能量自由度的平均平动动能：每个平动自由度的平动3360分子的平均动能等于kT/2。气体处于平衡状态时，分子一个自由度的平均能量为kT/2。宣传：能量以自由度平均分割：2)室温只有平移和旋转，高温时有振动。一般不说明，按刚性分子处理。也就是说，没有震动。3)这个原理也适用于液体和固体。第三，理想气体内部能量e:1，一般热力学系统内部能量：系统内各种能量的总和。2，以上气体内能量：(如果没有化学反应，则为非核反应，)系统内能量可以表示所有分子各种形式的动能，振动势能和分子间势能的总和。理想气体(刚性分子)的内部能量是系统内所有分子的转换动能和旋转动能的总和。1)按自由度划分的能量分布定理是分子热动能的统计规律，对个别分子没有意义。，每个分子的平均动能，1摩尔以上气体的内部能量，摩尔以上气体的内部能量，温度小的变化发生dT时内部能量的变化如下。温度从T变化到T T时，2)T是状态量，与工序无关，因此内部能量也与工序无关。在一个过程中，理想气体的内部能量变化仅与超短状态温度变化有关，与过程无关。(对于特定理想气体)，1)特定理想气体可以是温度的单值函数，et。在室温下混合mol以上气体的内部能量，例如11mol氦和2mol氧，在温度从27C上升到30C时，测试系统内部能量的增加。氦=3，氧i=5的内因如下：内能量的增加如下：测量气体分子速度分布的实验，分子速度分布图，分子总数，速度对间隔的分子数，速度对间隔的分子总数百分比，速度对间隔的分子数的分布函数，规格化条件，速度对区间的分子数，速度对区间的分子数的百分比，麦克斯韦分布函数，两个麦克斯韦气体速度分布(a)是气体分子大部分分子所具有的速度。(b)速度是最大的速度。(c)麦克斯韦速度分布函数的最大值。(d)速度大小与最普通速度相似的气体分子的比例最大。例如，10-3，这两条曲线表示氢和氧处于相同温度的麦克斯韦速率分布曲线，氢和氧的最大速度是从图形数据中获得的。气体分子的密度很高，因此分子在气体中运动时经常与其他分子碰撞，使分子平均速度大，但扩散速度要经过不小的锯齿路径。问：在室温下，气体的平均平方平均速度(或平均速度)高达每秒数百米。为什么在几米远的地方打开酒精塞子，闻到酒精的味道需要几秒钟或更长的时间？了解气体分子热运动图像，其次了解气体压力和温度公式。通过推导气体压力公式，提出模型，进行统计平均值，从建立宏观量和微观量的联系出发，了解阐明宏观量微观本质的思想和方法。从宏观和统计意义上可以理解压力、温度等概念