1气体力学分析
气体单位体积分子数和单位时间碰撞单位面积容器壁的分子数一样吗？
气体单位体积分子数和单位时间碰撞单位面积容器壁的分子数一样吗？气体对容器壁的压强是由气体分子在做热运动时，频繁的碰撞容器壁对容器壁产生压力而形成的。
微观上，影响气体压强的有两个因素：单位时间碰撞单位面积容器壁的分子数和单个分子的撞击力。
很多同学在理解影响气体压强的因素的时候，常常出现这样的误解，认为气体单位体积分子数和单位时间碰撞单位面积容器壁的分子数是相同的，实际上，这两个量是有区别的。
从力学上分析气体压强，设单位时间碰撞单位面积容器壁分子数（N），由于每个分子运动速率不同，可以取分子撞击容器壁的平均力作为单个分子每次碰撞器壁的冲击力（F0），气体压强可表示为P= ，取单位面积即S=1时P=NF0。
所以气体压强的大小由这两个因素共同决定。
单位体积分子数（n）也叫分子密度，数值上等于分子总数除以气体体积，当气体质量不变时，气体单位体积内分子数在宏观上仅仅由气体体积决定。
如果气体质量不变，那么气体分子总数不变，气体体积减小，单位体积分子数增大。
而单位时间碰撞单位面积容器壁分子数（N）则由单位体积内分子数和分子运动剧烈程度共同决定。
当一定质量的气体温度不变时，分子运动剧烈程度不变，平均速率不变，气体体积减小时，单位体积分子数变大，则导致单位时间碰撞单位面积容器壁分子数变大，气体压强变大。
当一定质量的气体体积不变时，单位体积分子数不变，温度升高，分子运动加剧，平均速率变大，由于容器空间体积不变，分子两次碰撞容器壁的时间间隔变短，导致单位时间内碰撞器壁分子数（N）变大，气体压强变大。
从这里可以知道位时间碰撞单位面积容器壁分子数（N）在宏观上由体积和温度共同决定。
从以上分析和气体的压强大小P=NF0来看，单次冲击力F0由气体温度决定，温度越高，气体分子每次撞击容器壁的作用力就越大。
单位时间碰撞单位面积容器壁分子数N则由气体体积和温度共同决定，单位体积分子数n仅仅是影响N 的其中一个因素。
因此，气体压强在宏观上与气体体积和温度有关，在微观上与单位体积内分子数和分子运动剧烈程度有关，气体压强P的大小分别由两组量共同决定。
物理化学 第一章 绪论气体
物理化学讲课的内容
第一章 气体的pVT关系 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学第二定律 第四章 多组分热力学 第五章 相平衡
3-10周 讲课 40 h
第六章 化学平衡 第七章 电化学 第八章 化学动力学 第九章 界面现象与
描述真实气体的 pVT 关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压缩因子Z 它们的共同特点是在低压下均可还原为理想气体状态方程
1. 真实气体的 pVm - p 图及波义尔温度
T > TB
pVm - p曲线都有左图所示三种
c
T4
说明Vm(g) 与Vm(l)之差减小。
l2 l1
l
g2 g1
T3
Tc
TT12gg´´12 g
T = Tc时， l – g 线变为拐点c c：临界点 ；Tc 临界温度； pc 临界压力； Vm,c 临界体积
Vm
临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，界
面消失气态、液态无法区分，此时：
V p m Tc 0 ,
类型。
pVm
T = TB T < TB
(1) pVm 随 p增加而上升； (2) pVm 随 p增加，开始不变， 然后增加
p 图1.4.1 气体在不同温度下的 pVm－p 图
(3) pVm 随 p增加，先降后升。
T > TB T = TB
对任何气体都有一个特殊温度 -
波义尔温度 TB ，在该温度下，压
（密闭容器）
水
乙醇
苯
t / ºC 20 40 60 80 100 120
气体热力学性质
⽓体热⼒学性质第⼆章⽓体热⼒学性质第⼀节理想⽓体的性质⼀、理想⽓体：1、假设：①⽓体分⼦是弹性的、不占据体积的特点；②⽓体分⼦间没有相互作⽤⼒。
对于⽓体分⼦的体积相对⽓体⽐容很⼩，分⼦间作⽤⼒相对于⽓体压⼒也很⼩时，可作为理想⽓体处理。
2、状态⽅程理想⽓体在任⼀平衡状态时的压⼒P 、温度T 、⽐容v 之间的关系应满⾜状态⽅程，即克拉佩龙⽅程 Pv= RTmkg 质量⽓体为： Pv=mRT=m 0R TR ⽓体常数，反映⽓体特征的物理量，和⽓体所处状态⽆关；n 物质的量（千克数或摩尔数）；0R 通⽤⽓体常数，与⽓体状态、其他性质⽆关的普适恒量；K Kmol J R R ?==/8314150µP V C C ,分别表⽰定压⽐容及定容⽐容，对于理想⽓体，他们仅是温度的单值函数，P V C C > 其 R C C P V =- ⽐值k C C P V =/（绝热指数）标准状态时（压⼒未101.325Kpa, 0℃）单原⼦⽓体 k=1.66?1.67双原⼦⽓体 k=1.40?1.41多原⼦⽓体 k=1.10?1.3此外 R k k C R R C C C k P V P V ?-=-=>=1,1,1/⼆、过程⽅程及过程功⽓体在压缩和膨胀过程中，状态的变化应符合动量守恒及转换定律，即内能、外功、热交换三者间应满⾜P d V dW dT C dU dW dU dq V ==+=,,其中压缩过程中的能量关系1、等温过程数字式：0==dT const T 即过程⽅程式：const PV = 过程功：2111121112ln ln ln P P V P V V V P V V RT W === 内能变化：012=-U U热交换：w q =等温过程的热交换q 和过程功w 值相等，且正负号相同，即⽓体加热进⾏等温膨胀时，加⼊的热量全部⽤于对外膨胀做功，⽓体被压缩时外界对⽓体所作的功全部转换为热量的形式排出。
热力学中的气体功与绝热过程
热力学中的气体功与绝热过程在热力学中，气体功和绝热过程是两个重要的概念。
在本文中，我们将深入探讨这两个概念的内涵和应用。
首先，让我们来了解一下气体功的概念。
在热力学中，气体功是指气体对外界做的功。
当气体发生容积变化时，就会对外界做功。
以气体膨胀为例，当气体从一个容器膨胀到另一个容器时，气体通过对外界施加力量来做功。
具体的功的计算公式为W = PΔV，其中W代表功，P代表气体的压强，ΔV代表气体的体积变化。
气体功在工程领域有着广泛的应用。
例如，汽车发动机中的活塞往复运动时，气体通过对活塞施加力量来做功，从而推动发动机的运转。
另外，许多发电厂也利用气体功来产生电力。
在发电厂中，燃烧的燃料会产生高温高压的气体，这些气体通过对涡轮机的叶片施加力量来做功，从而带动发电机发电。
接下来，我们来探讨绝热过程的概念。
绝热过程是指在没有热量交换的情况下进行的过程。
在绝热过程中，气体的内能发生变化，而没有热量的输入或输出。
绝热过程的特点是气体与外界没有热量交换，所以气体内部的热能无法流失或者增加。
绝热过程在很多领域都有应用。
例如，汽车行驶过程中的汽缸内燃烧过程可视为绝热过程。
在汽车发动机中，燃烧室内燃料的爆炸会迅速提高气体温度和压强，这个过程可以看作是一个绝热过程。
此外，气体在管道内的传输过程中也常常涉及绝热过程。
当气体通过管道流动时，由于管道的绝热性质，气体与环境之间没有热量交换，可以将这个过程近似为绝热过程。
除了应用之外，绝热过程在理论研究中也具有重要的作用。
绝热过程可以帮助我们了解气体的能量变化和转化规律，从而深入探索热力学的基本原理。
许多热力学定律和方程式都是基于绝热过程的理论推导得到的。
总结起来，热力学中的气体功与绝热过程是相互关联的。
气体功是气体对外界做的功，而绝热过程则是在没有热量交换的情况下进行的过程。
这两个概念在工程实践中有广泛的应用，并且为热力学理论的深入研究提供了重要的基础。
通过对气体功和绝热过程的理解和应用，我们可以更好地理解和掌握热力学的基本原理，为现代科学技术的发展做出更大的贡献。
《物理化学1气体》课件
04 气体反应动力学 与速率方程
气体反应速率的概念
反应速率
单位时间内反应物浓度减 少或产物浓度增加的量。
反应速率常数
反应速率与反应物浓度的 乘积，表示反应速率与浓 度的关系。
活化能
反应速率与温度的关系， 表示反应所需的最低能量 。
速率方程的建立与求解
质量作用定律
反应速率与反应物浓度的幂次方 成正比。
《物理化学1气体》ppt课 件
目 录
• 气体的基本性质 • 气体定律与热力学基础 • 气体混合物与分压定律 • 气体反应动力学与速率方程 • 气体化学反应平衡常数与计算
01 气体的基本性质
气体的定义与分类
总结词
气体的定义、分类及特性
详细描述
气体是物质的一种聚集状态，具有无固定形状和体积、流动性强等特性。根据气 体分子间相互作用力的不同，气体可分为理想气体和实际气体。理想气体忽略了 气体分子间的相互作用力，而实际气体则考虑了这种相互作用力。
理想气体定律
理想气体假设
理想气体状态方程，即PV=nRT，其 中P表示压强，V表示体积，n表示摩 尔数，R表示气体常数，T表示温度。
理想气体是一种假设的气体模型，其 分子之间没有相互作用力，分子本身 的体积可以忽略不计。
理想气体状态方程的应用
用于计算气体的压力、体积、温度等 物理量之间的关系，以及气体的热力 学性质。
热力学第一定律
热力学第一定律
01不
能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
内能和热量
02
内能是系统内部能量的总和，热量是系统与外界交换能量的量
度。
热力学第一定律的应用
03
用于计算系统的内能、热量、功等物理量之间的关系，以及系
气体动力学
在连续介质假设的前提下研究伴有热效应的气体介质运动规律的学科。
它是在经典流体力学的基础上，结合热力学和化学发展起来的。
通常所说的气体动力学假定气体是无粘性、不传热的。
在气体动力学中，根据运动速度将流动分为亚声速流动、跨声速流动、超声速流动和高超声速流动，根据流动在空间中的变化特点分为一维流动、二维流动和三维流动；根据空间中毎一点处的流动是否随时间而改变分为定常流动和非定常流动。
按照所处理问题的流场是否为无限大可分为外流问题和内流问题。
高速飞行器(如飞机、导弹、航天器等)的绕流属于外流问题；喷气发动机、风洞、燃气轮机等设备中的流动则属于内流问题。
在流动过程中可以有化学变化,也可以没有化学变化。
气流在空间中可以连续变化，也可以发生突跃变化。
激波、爆轰、爆燃现象等就属于突跃变化。
发展简史气体动力学的早期研究始于19世纪80年代。
英国的W. J. M.兰金和法国的P. H.许贡纽对大波幅的强扰动波(如激波)作了理论研究，得出这种强波前后的压强比和密度比以及其他参虽比的关系式。
这些关系式称为兰金-许贡纽关系式（见激波关系式）。
1887年奥地利物理学家E.马赫通过实验发现,超声速流动的特征并不取决于流速的绝对值，而是取决于流速对当地声速的比值。
这个比值后称为马赫数。
瑞典工程师C.G.P.de拉瓦尔在研制蒸汽涡轮机中发现，要想在喷管中获得超声速气流，按低速流的规律将管道截面作单调的收缩是办不到的。
后来他把喷管做成先收缩后扩张、中间细的形状，终于得到了超声速气流(见拉瓦尔管）。
1902年俄国学者C. A。
怡普雷金用速度图法研究了气体射流。
由于当时生产上对高速流动或有热交换流动研究的需要还不迫切，气体动力学只处于萌芽阶段。
在第二次世界大战屮，飞机发动机功率越来越大，飞机的外形越来越符合高速的要求，活塞发动机飞机的飞行速度已达到声速的0.5〜0.6倍。
到第二次世界大战末期，喷气发动机问世，飞机发展的形势要求研究高亚声速和超声速流动问题，也要求研究喷气发动机内部的流动和燃烧问题，气体动力学便应运而蓬勃发展起来了。
气体动力学的基本原理及应用
气体动力学的基本原理及应用气体动力学是一个研究气体运动的分支学科，它在航空、宇航、化工等领域有着广泛的应用。
在气体动力学的研究中，主要关注气体在不同条件下的物理状态和运动规律，在此基础上，能够为实际应用提供可靠的理论基础。
一、气体的物理特性气体是指物质以气体形式存在的状态，其特点是无定形、无体积、可压缩、具有广泛的温度和压力范围。
气体分子间的相互作用力非常微弱，因此气体的分子很容易运动，并具有极高的热运动能量。
在常压下，气体分子的平均自由程度非常大，分子之间几乎没有碰撞。
在空气中，分子自由程度为1.5微米，而分子的大小通常只在0.1微米左右。
可以看出，气体的物理特性决定了其在不同条件下的运动会呈现出什么样的规律。
二、气体运动的基本原理气体在不同条件下的运动都可以用流体力学的方法进行分析。
它的运动状态主要受到牛顿定律和热力学定律的影响。
牛顿定律告诉我们，任何物体都会保持其原有的状态，直到外力或内力产生的效果改变它的状态。
在气体运动中，牛顿定律意味着气体的运动状态所受到的压力和阻力的平衡。
而热力学定律则告诉我们，气体的物理状态与其能量之间是存在一定关系的。
例如，当气体的温度上升时，它的压力也会相应地升高。
因此，我们能够通过气体的物理状态来推断它的运动状态，并根据物理原理进行预测和分析。
三、气体动力学的应用在航空和宇航领域，气体动力学是极为重要的一个学科。
人类对空气动力学的研究起源于早期的热气球，随着机械学、热学和应用数学的发展，飞行器的性能和结构设计得到了不断的改进。
在现代航空中，气动力学的意义体现在飞机的飞行稳定性，研发飞机的燃油效率等诸多方面。
在化工领域，气体的特性和运动规律是诸多燃烧和传输过程中的关键因素。
例如，工业炉膛中的燃烧，汽车内燃机的工作，均需要深入了解气体的特性和流动规律，以进一步优化工业生产和改进机械性能。
在船舶工程中，气体动力学主要关注大型船舶在海面上的稳定性和驾驶性能。
由于海上环境复杂多变，船舶设计过程中需要考虑到严重的风浪影响，从而提高其灵活性和安全性。
1气体力学解析
等温段分段处理法
• 在高温窑炉中，气体的组成、温度和压力的变 化，气体的密度是渐变的。
• 若截取某一有限单元体，如水平炉膛、垂直通 道、局部孔口等作为研究对象，采取分段处理 的方法，在每个等温段中，等温、等压， =const，所以可视为不可压缩气体。
[Pa·s]
气体的粘度与温度的关系式： t
t
(
273 C T C
)
(
T) 273
3 2
[Pa·s]
μ0——273K时气体的黏度，空气μ0=1.720×10-5 Pa·s； 烟气μ0=1.587×10-5 Pa·s C——与气体的种类有关的常数，空气C=122，烟气 C=173。
•相对粘度的测定
我国常采用恩氏粘度： 200ml试液，在测定温度下，从恩氏粘度计流出 所需要的时间t(s)与同体积的蒸馏水在20℃时， 从恩氏粘度计流出所需要的时间t0(s)的比值。
适用于理想气体状态方程式。
pV nRT m RT M
＝ m
V
pM RT
式中：T----热力学温度，K R----通用气体常数，R=8.3143 J/(mol.K) n ----气体的摩尔数，mol p ----压强，N/m2或Pa(绝对压强) V----体积，m3 m----气体的质量，kg M----气体的摩尔质量，kg/mol
(2) 流化床( 沸腾床 ) 阶段 流体流速继续增大，颗粒开始松动， 流速达一定值时，颗粒产生明显位移，如液体沸腾， 有一个清晰的床层界面 。
(3) 颗粒（气力或液力）输送
流体流速进一步增大，当u =u0时，颗粒被带走。
流化床类似液体的特性
气体力学-1-流体力学基本定律
1 m3密度为0.5kg / m3的热烟气，在重力场中 重力为4.9N， 浮力为：11.76N，是重力的2.4倍 在工程中必须重视。
第二章 气体力学
2.1 气体力学基本定义
（2-9）
第二章 气体力学
2.1 气体力学基本定义 二 、气体粘度与温度之间的关系 气体粘度与温度之间的关系：
（2-10）
第二章 气体力学
二 、气体粘度与温度之间的关系 各种气体的μ0和C 值列于下表：
气体
空气
N2 O2 CO2 CO
H2 CH4 C2H4 NH3 SO2 H2O 发生炉煤气 燃烧产物
表压＝绝对压力－大气压力 真空度（vacuum）：当被测流体的绝对压力小于大气 压时，其低于大气压的数值，即：
真空度＝大气压力－绝对压力 注意：此处的大气压力均应指当地大气压。在本章中如不 加说明时均可按标准大气压计算。
表 压
绝
对
压
力
大 气
压
（a）
测定压力
当时当地大气压 （表压为零）
零压面
真 空 度 绝对压力
气体的位压能—单位体积气体对某一基准面作功的本领。由于气体受地 心引力作用，表现为垂直向下作功的能力，因此距基准面愈高，位压能愈 大。
位压头：气体的位压能与周围同高度空气的位压能的差值叫做该气体的 相对位压能，称为位压头，用h位表示。
第二章 气体力学
2.1 气体力学基本定义 四、气体力学基本定律 3、静力学基本方程式
2.1 气体力学基本定义
一、气体的主要特征
当气体质量m为1Kg，理想气体温度、压强、比容或密度
气体力学-1-流体力学基本定律
－ － －
第二章 气体力学
2.1 气体力学基本定义 三、气体所受的浮力
在液体计算中，极少考虑大气浮力的影响，而对于 窑炉中所存在的热气体进行计算时，这种忽略将会造成 严重的错误。
动压头的损失则可由其它压头来补充因此它们之间的转换可概括为hs6两气体柏努利方程式c压头转换例题如图所示倒焰窑高32m窑内烟气温度为1200c烟气标态密度外界空气温度为20c空气标态密度面的静压头为0pa一17pa一30pa时不计流体流动阻力损失求在三种情况下窑顶以下空间静压头几何压头分布情况
第二章 气体力学
测定压力
（b）
图 绝对压力、表压和真空度的关系 （a）测定压力>大气压（b）测定压力<大气压
静压强的概念：
1、流体处于静止状态时，质点间无相对运动，故不存在粘滞力，但存 在压力和重力作用，流体静止时产生的压力称为静压力。
如果在一个盛满水的水箱侧壁上开一个孔口，水立即会从孔口喷射 出来。这个现象说明静止的流体中有压力，这个压力是流体的静压力。
功能力。
第二章 气体力学
2.1 气体力学基本定义
四、气体力学基本定律 2、气体的位能、位压能、位压头
位能：将一物体垂直向上移动某一高度后，这一物体就具有了位能。 位能=V气γ气Z （公斤米, J）
位压能:单位体积(1米3)的气体具有的位能。 位压能=气体位能/气体体积= V气γ气Z / V气= Z γ气 =ρ气gZ
2.1 气体力学基本定义 一、气体的主要特征 1、理想气体的状态方程
PV=nRT=(m/M ) RT （2—1） 式中：P—气体的压强，N/m2；
《流体输配管网》主要知识点学习指导(第 1 章 到 第 八章 )
《流体输配管网》主要知识要点学习指导与本专业有关的流体输配管网，种类很多，技术繁杂。
同时，平台课的教学计划学时又非常有限。
《流体输配管网》课程共48学时，其中理论教学为44学时，实验4学时。
若采用原来专业课的教学方法，面面俱到，讲授新构成的平台课程，难以获得好的教学效果。
《流体输配管网》课程的两个关键是：（１）必须把本专业各类流体输配管网共同的技术原理和方法讲深、讲透，讲完整，即构造一个共性体系；（２）要注意平台课沟通基础课与专业课的桥梁作用，不能脱离具体的工程实践，讲成纯粹的网络理论。
共性原理要能解决个性（具体管网）问题。
-----课前准备由于要联系具体的工程管网，这就要求学生在学习本门课程前，对实际的管网有基本的了解。
学生在本门课程之前，要学习《制图》、《建筑环境与设备工程概论》、《流体力学》等课程和进行认识实习。
可在认识实习任务书中，给学生下达如下任务：认真观察1~3个不同的流体输配管网，并绘制出管网轴测图。
管网类型不限。
要求学生结合《建筑环境与设备工程概论》课程学习的知识和《流体输配管网》教材的第一章，根据自己所观察的实际工程的流体输配管网，回答以下问题：（1）该管网的作用是什么？（2）该管网中流动的流体是液体还是气体？还是水蒸气？是单一的一种流体还是两种流体共同流动？或者是在某些地方是单一流体，而其他地方有两种流体共同流动的情况？如果有两种流体，请说明管网不同位置的流体种类、哪种流体是主要的。
（3）该管网中工作的流体是在管网中周而复始地循环工作，还是从某个（某些）地方进入该管网，又从其他地方流出管网？（4）该管网中的流体与大气相通吗？在什么位置相通？（5）该管网中的哪些位置设有阀门？它们各起什么作用？（6）该管网中设有风机（或水泵）吗？有几台？它们的作用是什么？如果有多台，请分析它们之间是一种什么样的工作关系（并联还是串联）？为什么要让它们按照这种关系共同工作？（7）该管网与你所了解的其他管网（或其他同学绘制的管网）之间有哪些共同点？哪些不同点？如果认识实习安排在本课开课前一学期，可将这个与认识实习结合。
空气动力学公式范文
空气动力学公式范文空气动力学公式指的是描述物体在空气中受力和运动的数学公式。
在工程和物理学领域中，空气动力学公式被广泛应用于空气动力学研究、航空航天工程设计、汽车设计以及建筑设计等方面。
下面是一篇超过1200字的空气动力学公式范文，介绍了一些常见的空气动力学公式及其应用。
一、气体动力学理论基础在空气动力学研究中，气体动力学理论是非常重要的基础。
根据气体动力学理论，气体中的压力（P）、密度（ρ）和温度（T）之间存在一定的关系。
根据理想气体状态方程，可以得到如下公式：1.理想气体状态方程P=ρRT其中，P为气体的压力，ρ为气体的密度，R为气体的气体常数（通常为287 J/(kg·K)），T为气体的绝对温度。
2.理想气体压力与温度之间的关系P∝T根据理想气体状态方程，可以得出气体的压力与温度成正比。
二、飞行器气动力学公式在航空航天工程中，空气动力学公式用于描述飞行器受力和运动过程。
以下是一些常见的飞行器气动力学公式及其应用。
1.飞行器升力与气动系数之间的关系L = 0.5C_liftρV^2S其中，L为飞行器的升力，C_lift为升力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
2.飞行器阻力与气动系数之间的关系D = 0.5C_dragρV^2S其中，D为飞行器的阻力，C_drag为阻力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
3.飞行器侧向力与气动系数之间的关系Y = 0.5C_sideρV^2S其中，Y为飞行器的侧向力，C_side为侧向力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
4.飞行器俯仰力矩与气动系数之间的关系M_pitch = 0.5C_pitchρV^2SC_bar其中，M_pitch为飞行器的俯仰力矩，C_pitch为俯仰力矩系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积，C_bar为平均气动弦长。
三、车辆空气动力学公式在汽车设计中，空气动力学公式用于描述汽车在行驶过程中受到的空气阻力。
理想气体状态方程与热力学第一定律
理想气体状态方程与热力学第一定律理想气体是高中阶段接触到的又一理想化模型，也是一个重要的物理模型。
理想气体从宏观上看就是严格遵守气体实验定律的气体；从微观上看就是能忽略分子大小及分子间相互作用力的气体。
常温常压下的各种气体均可视为理想气体。
在具体应用时要注意以下几点。
1、理想气体的变化遵守气体实验定律，遵守理想气体状态方程。
即一定质量的气体变化规律满足方程pv/T=C（C为常数）。
2、理想气体分子间无相互作用力，因此理想气体没有分子势能。
所以一定质量理想气体的内能仅由分子动能决定，即一定质量的理想气体的内能是温度的函数。
温度升高，内能一定增加；温度降低，内能一定减小；温度不变，气体内能一定不变。
3、理想气体状态发生变化的过程中，不仅满足理想气体状态方程，而且还满足能量守恒定律。
具体地要满足热力学第一定律。
即满足方程△E=W+Q。
其中W、Q均可代入符号进行计算。
外界对气体做功，W＞0；气体对外界做功，W＜0。
气体吸收热量，Q＞0；气体放出热量，Q＜0。
△E＞0表示气体内能增加；△E＜0表示气体内能减少；△E=0，表示气体内能不变。
1）、判断做功情况时，主要看气体体积的变化情况如仅是气体体积增大，则气体对外界做功；如仅是气体体积减小，则外界对气体做功；如气体体积不变，则气体和外界都不做功。
特殊地气体在自由膨胀过程中，气体对外不做功。
2）、绝热过程是指气体在变化过程中与外界无热量交换，但并不意味着气体温度不变。
4、解此类气体问题时，温度是联系状态方程与热力学第一定律的桥梁，在解题时，应从“温度”这个物理量寻找突破口。
例1：对理想气体等压变化过程，下列说法正确的是A、若气体膨胀，则对外做功，内能增加B、因吸热而膨胀，对外做功，内能减小C、边放热，边膨胀对外做功，内能减少D、若气体收缩，则外界对气体做功，内能增加析：因为理想气体的压强保持不变，当气体体积增大时，气体对外界做功，根据理想气体状态方程pv/T=C可知T也要增大，导致气体内能增加，又根据热力学第一定律气体必然从外界吸热，使气体内能增加；当气体体积小时，外界对气体做功，据理想气体状态方程pv/T=C可知T也要减小，导致气体内能减小，又根据热力学第一定律气体必然要放出热量，使气体内能减小。
第一章-气体
第一章 气体自然界中物质的聚集状态一般可分为三种：气体、液体和固体。
气体与液体均可以流动，统称为流体(fluid)；液体和固体又统称为凝聚态(condense)。
无论物质处于哪一种状态，都有许多宏观性质，如压力(pressure)p 、体积(volume)V 、温度(temperature)T 、密度(density)ρ和热力学能(thermodynamic energy)U ，等等。
对于一定量的纯物质而言，p 、V 、T 是三个最基本的性质；而混合物的基本性质还应包括组成。
由一定量纯物质组成的均相流体，p 、V 、T 中任意两个量确定后，第三个量即随之确定，此时就说物质处于一定的状态。
处于一定状态的物质，各种宏观性质都有确定的值和确定的关系。
联系p 、V 、T 之间关系的方程称为状态方程。
本章着重介绍气体的状态方程。
§1-1 理想气体状态方程1.理想气体状态方程气体的物质的量n 与压力p 、体积V 与温度T 之间是有联系的。
从17世纪中叶开始 .先后经过波义尔（Boyle R,1662）、盖-吕萨克（Gay J-Lussac J,1808）及阿伏伽德罗（A Avogadro,1869）等著名科学家长达一个多世纪的研究，测定了某些气体的物质的量n 与它们的p 、V 、T 性质间的相互关系。
得出了对各种气体都普遍适用的三个经验定律(empirical law)。
在此基础上，人们归纳出一个对各种纯低压气体都适用的气体状态方程：nRT pV = (1-1-1a)上式称为理想气体状态方程（state equations of the ideal gas ）。
式中p 的单位为Pa ，V 的单位为m 3，n 的单位为mol ，T 的单位为K 。
R 是是一个对各种气体都适用的比例常数(ratioconstant)，称为摩尔气体常数，在一般计算中，可取R=8.314 J ·mol -1·K -1。
4-1_理想气体
2 z
v2 3
1-2 理想气体的压强和温度公式
一、 压强公式及统计诠释 设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全同的 质量为 m 的气体分子，计算A1壁面所受压强。
y
A2
o
- mv x mv x
v
vy
y
o
v vx
z
z x
x
vz
跟踪一个分子，某一时刻x方向速度分量为 vx 。
同理，分子速度在y、z方向的方均值：
2 viz 2 2 vy , vz i 1 N i 1 N
N 2 viy
N
分子在x、y、z三个方向上没有哪个方向运动占优 势，故分子的三个速度方均值相等。
2 2 v x v y v z2
v v v v
2 2 x 2 y
2 2 2 vx v y vz
3个平动自由度，2个转动 自由度和1个振动自由度。 总自由度数 非刚性双原子分子
y
m2
* C
m1
x
z
4 多原子分子 平动自由度3，转动自由度3，振动自由度：3n-6
二、能量按自由度均分定理
分子平均平动动能
1 3 2 k mv kT 2 2
1 2 1 2 1 2 1 2 mv mv x mv y mv z 2 2 2 2
Now it is our turn to study statistical mechanics…..
§1 理想气体
本节提要 1-1 理想气体状态方程 1-2 理想气体的压强和温度公式 1-3 能均分定理和理想气体内能
1-1 理想气体状态方程 一、气体状态参量
1）压强P： 从力学角度描写气体 状态的物理量。 —作用于容器壁 上单位面积的正压力。 单位： Pa 、atm、torr、bar 2）体积V :从几何角度描写气体状态的物理量。 —气体分子活动的空间体积。单位： m3 、L
1-1 气体动力学基本方程解析
u u u 0 x y z t
单位时间内通过控制 面的气体净质量 单位时间控制体 内气体质量变化
13
0 若气体是不可压缩的，ρ为常数，则有： t
几个基本概念：
稳定流动与不稳定流动
流体流动时，若任一点处的流速、压力、密度等与流动 有关的流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳 定流动。反之，只要有一个流动参数随时间而变化，就 属于不稳定流动。
5
流速： 流体在流动方向上单位时间内通过的距离称为流
速，用u表示，其单位为m/s。
流量： 体积流量：流体在单位时间内通过流通截面的体积量， 用V表示，其单位为m3/s； 质量流量：流体在单位时间内通过流通截面的质量，用
的问题，所谓一维流动是指流动参数仅在一个方向上有
显著的变化，而在其它两个方向上的变化非常微小，可
忽略不计。例如在管道中流动的流体就符合这个条件。
15
稳定态
单位时间控 制体内气体 质量变化
=0
F1
F2
2
u2
u1 1
对于稳定态一元流（管流）而言，如具有一个入口断面
F1和一个出口断面F2的稳定态管流。
单位时间内通 过控制面的气 体净质量 单位时间控 制体内气体 质量变化
10
V dF
θ
n
u
+
=0
1）连续性方程的微分形式
V udF
F
m V
单位时间内通过控制体的气体净质量：
在dt时间内沿x轴、y轴和z轴方向气体净质量为：
质量流量
( u )dxdydzdt x
( u )dxdydzdt y
以便使气体仍然充满整个控制体的空间，此时净流出质量 应等于气体质量变化；
物理化学 第一章 气体
反应活性很高的O原子与O2结合形成O3: O＋O2＋M O3＋M 臭氧自身吸收200nm~300nm的uv,而发生
分解:
O3 UV O＋O2
在 STP 条 件 下 , 臭 氧 层 厚 度 仅 仅 有 3mm。本世纪七十年代中期科学家们已 关切到某些氟氯烃对臭氧层的有害影响 使用中的氟氯烃最终大多逃逸到大气中 ，然后扩散到平流层中，在175~220nm 波长的uv辐射下引起分解：
理想气体状态方程的应用
• 计算p、V、T、n中的任意物理量,
应用于低压、高温下的真实气体。 • 气体摩尔质量的计算。 • 气体密度的计算。
例：丁烷C4H10是一种易液化的气体燃 料，计算在23℃，90.6KPa下，丁烷 气体的密度。
pV＝nRT= mRT/M
＝m/V
＝
pM RT
＝2.14g·L－1
第一章 气体
气体的基本物理特性：扩散性和可压缩性。 表现为： （1）气体没有固定的体积和形状。 （2）气体是最易被压缩的一种聚集状态。 （3）不同种气体能以任意比例相互均匀混合。 （4）气体的密度比液体和固体的密度小很多。
• 1.1 理想气体状态方程 • 1.2 气体混合物 • 1.3 气体分子运动论 • 1.4 真实气体 • 1.5 大气化学
2NO(g)+O2(g) 2NO2 (g)
波长小于400nm的阳光能引起NO2的 光化学分解：
2NO2 (g)+hv NO(g)+O(g)
O(g)+O2(g)+M O3 (g)+M 继而臭氧与未燃烧的烃和其他有机化 合物反应生成过氧乙酰硝酸脂（PAN） 、醛等二次污染物。一次和二次污染物 随着每时的时间变化而变化。
高考物理力学知识点之理想气体技巧及练习题附解析(1)
高考物理力学知识点之理想气体技巧及练习题附解析(1)一、选择题1．如图所示，一弹簧秤上端固定，下端拉住活塞提起气缸，活塞与气缸间无摩擦，气缸内装一定质量的理想气体，系统处于静止状态，现使缸内气体的温度升高，则在此过程中，气体体积V与弹簧秤拉力F的变化情况是（）A．V增大，F增大B．V增大，F减小C．V不变，F不变D．V增大，F不变2．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管而平衡，此时管内外水银面高度差为h1，弹簧测力计示数为F1．若在水银槽中缓慢地倒入部分水银，使槽内水银面升高一些，稳定后管内外水银面高度差为h2，弹簧测力计示数为F２，则（填选项前的字母）A．h1= h2，F1= F２B．h1 > h2，F1 > F２C．h1> h2，F1<F２D．h1< h2，F1> F２3．对于一定质量的理想气体，下列四个论述中正确的是（）A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大4．如图所示，1、2是一定质量的某气体在温度分别是1t，2t时状态变化的等温线，A、B 为线上的两点，表示它们的状态参量分别为1p、1V和2p、2V，则由图像可知（）A ．12t t >B ．12t t =C ．12t t <D ．1122p V p V >5．如图是一定质量的气体由A 状态到B 状态变化过程的p -V 图线，从图线上可以判断，气体的变化过程中，其温度（ ）A ．一直降低B ．一直升高C ．先降低后升高D ．先升高后降低6．如图所示，一定质量的氢气(可看作理想气体)由状态A 经状态B 变化到状态C ，设由A 到B 、由B 到C 的过程外界对气体做的功分别为W 1、W 2，气体从外界吸收的热量分别为Q 1、Q 2，则A ．10W >，20W >B ．10Q >，20Q >C ．1212W W Q Q +=+D ．1212W W Q Q +>+7．如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到初态a .下列说法正确的是( )A ．在过程ab 中气体的外界对气体做功B ．在过程ab 中气体对外界做功C．在过程ca中气体从外界吸收热量D．在过程bc中气体从外界吸收热量8．如图所示，两端开口的U型管中装有水银，在右管中用水银封闭着一段空气，要使两侧水银面高度差h曾大，应该( )A．从左管滴入水银 B．让气体升温 C．从右管滴入水银 D．增大大气压强9．下列说法中正确的是（）A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量B．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动C．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大D．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力10．如图所示，粗细均匀的玻璃管竖直放置且开口向上，管内由两段长度相同的水银柱封闭了两部分体积相同的空气柱．向管内缓慢加入少许水银后，上下两部分气体的压强变化分别为Δp1和Δp2，体积减少分别为ΔV1和ΔV2．则（）A．Δp1<Δp2B．Δp1>Δp2C．ΔV1<ΔV2D．ΔV1>ΔV211．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为1h，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为2h，中间封有一段空气。
1mol单原子分子理想气体从始态202650pa
1、概述理想气体是热力学中的一个理想模型，用来描述气体的状态和性质。
在实际的气体热力学过程中，我们经常需要计算气体从一个状态到另一个状态的变化过程，以便于研究和应用。
本文将以mol单原子分子理想气体从始态到终态的过程为例，详细介绍气体在不同条件下的性质和变化规律，为研究者提供参考和指导。
2、题目mol单原子分子理想气体从始态xxxpa3、问题描述在热力学过程中，气体的状态参数（如压强、体积、温度）随时间的变化会产生一系列的变化规律。
在这里，我们以mol单原子分子理想气体从始态xxxpa的过程为例，详细探讨气体在不同条件下的性质和变化规律。
4、理想气体的特性我们了解一下理想气体的特性。
理想气体假设分子的体积和分子间的相互作用可以忽略不计，分子间不存在相互作用力，分子之间的碰撞是弹性碰撞。
理想气体压强与分子运动速度有关。
理想气体满足玻意曼分布，不存在摩尔升华，气体的温度增加时，分子运动速度增加，分子碰撞频率增加，气体压强增加。
5、始态xxxpa的处理在始态xxxpa的条件下，我们可以推导出气体的体积、摩尔数和温度之间的关系。
根据理想气体状态方程PV=nRT，我们可以得到：V1 = nRT1/P1其中，V1为气体的体积，n为气体的摩尔数，T1为气体的温度，P1为气体的压强。
通过这个公式，我们可以得到始态下气体的体积是多少。
6、气体的变化过程当气体出现变化时，我们需要考虑气体的热力学过程。
在此例中，始态xxxpa的气体经历了怎样的变化过程呢？7、终态的判断与处理在处理完气体的变化过程后，我们可以得到气体的终态参数，如终态下的压强、体积、温度等。
通过适当的理论模型和计算方法，我们可以精确地判断气体的终态参数。
8、讨论和总结我们可以对上述过程进行讨论和总结。
通过对始态xxxpa的理想气体过程进行详细分析，我们可以得到一些有价值的结论和启示，为进一步的研究和应用提供参考和指导。
总结起来，mol单原子分子理想气体从始态xxxpa的过程虽然看似简单，但其中蕴含了丰富的物理规律和数学关系。
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•相对粘度的测定 我国常采用恩氏粘度： 200ml试液，在测定温度下，从恩氏粘度计流出 所需要的时间t(s)与同体积的蒸馏水在20℃时， 从恩氏粘度计流出所需要的时间t0(s)的比值。
0
t E t0
恩氏粘度与运动粘度的关系：
0.0631 4 (0.0731 E 0 ) 10 E
理想气体的压缩系数 ： 标态：
1 p
1 105 101325
黏滞性 动力黏度μ N.s/m2 Pa.s P 1P=0.1 Pa.s m2/s St cSt 1m2/s=104St =106cSt
运动黏度ν
水的粘度与温度的关系式： t
1.787 103 t 1 0.0337t 0.00022t 2
理想气体：t≮ -20℃；p≯200atm 窑炉内气体经过等温处理后，可视为理想气体，
适用于理想气体状态方程式。
m pV nRT RT M
m ＝ V
pM RT
式中：T----热力学温度，K R----通用气体常数，R=8.3143 J/(mol.K) n ----气体的摩尔数，mol p ----压强，N/m2或Pa(绝对压强) V----体积，m3 m----气体的质量，kg M----气体的摩尔质量，kg/mol
标准状态：0°C，1atm（1atm=101325pa） 令：标态参数：po To Vo 0 vo 一定状态：p T V v
则根据理想气体状态方程，得：
p V p V T T
T0 p 0 Tp0
硅酸盐窑炉中通常认为其压强近似等于外界标 准大气压，即：pt=p。
Vt T V T
所以： T V V V 1 t
T
T0 273 0 0 T 273 t
T t 1 t T
2 气体力学基本方程式
(1)理想气体状态方程 (2)质量守恒——连续性方程 (3)能量守恒——伯努利方程
2.1理想气体状态方程
2.2 质量守恒原理——连续性方程
设：气体在截面变化的管道内作稳定而连续的流动， 气体由截面1-1流向截面2-2； 并假设管道无分支、无汇合，无加入、无泄漏。
1
2
w1
w2
1
2
质量流量恒定：
Qm const
p 1T2 Q2 Q1 p2T1
[Kg/s]
体积流量Q:
[m3/s] [m/s]
流速w:
0
（m2/s）
气体浮力 设：一物体，体积为V放在一流体中，则：
浮力：F = V· 流体· g
重力：G = V· 物体· g
•
F(浮力)
G(重力)
(1) 假设流体（液体）在空气中（1m3） 则：G=9810N
H O 1000 kg / m3
2
F=11.77N
a 1.2kg / m
3
＊恒温条件下： T=常数 pV=常数，p/ρ=常数 p1 /p2 =V2 /V1 =ρ1 /ρ2 ＊ 恒压条件下： p=常数 V/T=常数，ρT=常数， Vt /V0=Tt /T0， ρt/ρo=To/Tt 空气经过加热后体积明显增加，密度明显下降，因此 在窑炉的热工计算中，不能忽略气体体积和气体密度 随温度的 变化。
p1 T2 w2 w1 p2 T1
在一个等温段中，=const：
w1 A1 w2 A2
2.3 能量守恒原理——伯努利方程
（1）实际气体伯努利方程：
等温段中，const（该段气体平均温度下的密度） 实际气体有粘性，流动过程中有能量损失。
1 1 2 2 z1 g p1 w1 z2 g p2 w2 hw 2 2
Chap1 流体力学基础
basis of fluid mechanics
§1-1 气体力学基础
basis of gas dynamics
导入
气体力学
• 窑炉内供氧气——风机 • 废气排出——烟囱、喷射器
1窑内气体的特征
（1）压强变化范围小；
窑炉内： (101325 200) Pa (10.002) atm 管道内、烧嘴内：(101325 20000) Pa (10.2)atm （2）温度变化范围大；(?) （3）窑内热气体受窑外冷气体浮力影响大。
i 1
χi—混合气体中各种气体的体积百分比,%； ρi—气体或液体混合物中各组分的密度，㎏／m3；
膨胀性
V dT dT
dV d
（1/K）
理想气体膨胀系数: 标态:
1 T
1 1 273.15 273
压缩性
V dp dp
dV
d
（m2/N）或（1/Pa）
G» F，所以液体在空气中的浮力可忽略不计。 ∴ 水总是由高处向低处流动。
(2) 假设是热空气（1m3）在冷空气中：
则：G=5.89N F=11.77N
烟＝0.6kg / m
3
冷＝a.20＝ 1.20kg / m3
G<F，即浮力大于重力。 净浮力 = 浮力(F) – 重力(G) = 5.88N > 0 ∴ 热烟气在没有机械能加入的情况下，将会 在净浮力的作用下，由下向上自动流动。
气体的粘度与温度的关系式： t
[Pa· s] [Pa· s]
273 C T 32 t ( )( ) T C 273
μ0——273K时气体的黏度，空气μ0=1.720×10-5 Pa· s； 烟气μ0=1.587×10-5 Pa· s C——与气体的种类有关的常数，空气C=122，烟气 C=173。
等温段分段处理法
• 在高温窑炉中，气体的组成、温度和压力的变 化，气体的密度是渐变的。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 若截取某一有限单元体，如水平炉膛、垂直通
道、局部孔口等作为研究对象，采取分段处理 的方法，在每个等温段中，等温、等压， =const，所以可视为不可压缩气体。
密度
均质气体
混合气体
M V n m x1 1 x2 2 ......xn n xi i
（2）适用于两气体的伯努利方程：
适合于冷热两种气体同时存在，反映它们之间相 互作用的伯努利方程式。 因热气体的m < a ,换基准面 在烟囱顶部。？？