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1、1、逸度系數(shù)Fugacity Coefficiency 氣體B的逸度與其分壓力之比稱為逸度因子(通常稱為逸度系數(shù)),并用符號(hào)表示,即:B=Pb*/pB。逸度因子的量綱為一。由于理想氣體的逸度等于其分壓力,故理想氣體的逸度系數(shù)恒等于12、粘度viscosity液體在流動(dòng)時(shí),在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì),稱為液體的黏性,粘性的大小用黏度表示,是用來表征液體性質(zhì)相關(guān)的阻力因子。粘度又分為動(dòng)力黏度.運(yùn)動(dòng)黏度和條件粘度。將流動(dòng)著的液體看作許多相互平行移動(dòng)的液層, 各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動(dòng)的基本特征.由于速度梯度的存在,流動(dòng)較慢的液層阻滯較快液層的流動(dòng),因此.液體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力.為使

2、液層維持一定的速度梯度運(yùn)動(dòng),必須對(duì)液層施加一個(gè)與阻力相反的反向力.在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應(yīng)力或剪切力(N/m2).切變速率(D) D=d v /d x (單位:s -1)切應(yīng)力與切變速率是表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù) 兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動(dòng),牛頓假設(shè)保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度,即:= dv/dx =D(牛頓公式) 其中與材料性質(zhì)有關(guān),我們稱為“粘度”。將兩塊面積為1的板浸于液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應(yīng)力,使兩板之間的相對(duì)速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.

3、s。牛頓流體:符合牛頓公式的流體。 粘度只與溫度有關(guān),與切變速率無關(guān), 與D為正比關(guān)系。非牛頓流體:不符合牛頓公式/D=f(D),以a表示一定(/D)下的粘度,稱表觀粘度。又稱黏性系數(shù)、剪切粘度或動(dòng)力粘度。流體的一種物理屬性,用以衡量流體的粘性,對(duì)于牛頓流體,可用牛頓粘性定律定義之:式中為流體的黏度;yx為剪切應(yīng)力;ux為速度分量;x、y為坐標(biāo)軸;dux/dy為剪切應(yīng)變率。流體的粘度與其密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度,以v表示。粘度隨溫度的不同而有顯著變化,但通常隨壓力的不同發(fā)生的變化較小。液體粘度隨著溫度升高而減小,氣體粘度則隨溫度升高而增大。3、普朗特?cái)?shù)PrandtlNumber 普朗特?cái)?shù)(Pra

4、ndtl Number)是由流體物性參數(shù)組成的一個(gè)無因次數(shù)(即無量綱參數(shù)),表明溫度邊界層和流動(dòng)邊界層的關(guān)系,反映流體物理性質(zhì)對(duì)對(duì)流傳熱過程的影響。普朗特?cái)?shù)是因紀(jì)念德國力學(xué)家 L.Prandtl 在這方面的貢獻(xiàn)而命名的。普朗特?cái)?shù)是流體力學(xué)中表征流體流動(dòng)中動(dòng)量交換與熱交換相對(duì)重要性的一個(gè)無量綱參數(shù),表明溫度邊界層和流動(dòng)邊界層的關(guān)系,反映流體物理性質(zhì)對(duì)對(duì)流傳熱過程的影響。在考慮傳熱的粘性流動(dòng)問題中,流動(dòng)控制方程(如動(dòng)量方程和能量方程)中包含著有關(guān)傳輸動(dòng)量、能量的輸運(yùn)系數(shù),即動(dòng)力粘性系數(shù)、熱導(dǎo)率k和表征熱力學(xué)性質(zhì)的參量定壓比熱Cp。通常將它們組合成無量綱的普朗特?cái)?shù)來表示,簡(jiǎn)記為Pr。它的表達(dá)式為:式

5、中,為粘度,單位pa*s;Cp為等壓比熱容;k為熱導(dǎo)率;為熱擴(kuò)散系數(shù)(=/c )單位:m2/s;v為運(yùn)動(dòng)粘度,單位m2/s1。其中v和分別表示分子傳遞過程中動(dòng)量傳遞和熱量傳遞的特性。當(dāng)幾何尺寸和流速一定時(shí),流體粘度大,流動(dòng)邊界層厚度也大;流體導(dǎo)溫系數(shù)大,溫度傳遞速度快,溫度邊界層厚度發(fā)展得快,使溫度邊界層厚度增加。因此,普朗特?cái)?shù)的大小可直接用來衡量?jī)煞N邊界層厚度的比值。不同流體的普朗特?cái)?shù)相差很大:空氣的普朗特?cái)?shù)約為0.7;水的普朗特?cái)?shù)在20時(shí)約為 7,在100時(shí)約為1.75;油的普朗特?cái)?shù)的數(shù)量級(jí)為10e3;液態(tài)金屬的普朗特?cái)?shù)很小,如汞在20時(shí)為0.0266。普朗特?cái)?shù)(Pr數(shù))在不同的流體于不同

6、的溫度、壓力下,數(shù)值是不同的。液體的Pr數(shù)隨溫度有顯著變化;而氣體的Pr數(shù)除臨界點(diǎn)附近外,幾乎與溫度及壓力無關(guān)。大多數(shù)氣體的Pr數(shù)均小于1,但接近于1;例如,對(duì)空氣(=1.4,為比熱比)近似為3/4,對(duì)單原子氣體(=5/3)為2/3,且隨著趨于1,Pr數(shù)也趨近于1。有些情況下,氣體的Pr數(shù)遠(yuǎn)大于1。常溫下水的Pr數(shù)可達(dá)10以上。利用氣體Pr數(shù)接近于1的特點(diǎn),在分析氣體邊界層問題時(shí),常假定Pr=1,從而簡(jiǎn)化方程的處理。如平板邊界層中,當(dāng)取Pr=1時(shí),動(dòng)量方程和能量方程的形式相似,它們的解呈線性關(guān)系。4、逸度Fugacity 作為物理學(xué)的逸度,其定義是:(dG)=R*T*d(ln f)f 就是逸度

7、,它的單位與壓力單位相同,逸度的物理意義是它代表了體系在所處的狀態(tài)下,分子逃逸的趨勢(shì),也就是一種物質(zhì)遷移時(shí)的推動(dòng)力或逸散能力。相平衡與逸度所謂相平衡指的是混合物或溶液形成若干相,這些相保持著物理平衡而共存的狀態(tài)。從熱力學(xué)上看,整個(gè)物系的自由焓處于最小的狀態(tài)。從動(dòng)力學(xué)來看,相間表觀傳遞速率為零。相平衡熱力學(xué)是建立在化學(xué)位概念基礎(chǔ)上的。一個(gè)多組分系統(tǒng)達(dá)到相平衡的條件是所有相中的溫度T、壓力P和每一組分i的化學(xué)位相等。從工程角度上,化學(xué)位沒有直接的物理真實(shí)性,難以使用。Lewis提出了等價(jià)于化學(xué)位的物理量逸度。它由化學(xué)位簡(jiǎn)單變化而來,具有壓力的單位。由于在理想氣體混合物中,每一組分的逸度等于它的分壓

8、,故從物理意義講,把逸度視為熱力學(xué)壓力是方便的。在真實(shí)混合物中,逸度可視為修正非理想性的分壓。引入逸度概念后,相平衡條件演變?yōu)椤案飨嗟臏囟?、壓力相同,各相組分的逸度也相等”。即:T1=T2=.Tn (1)p1=p2=.pn (2)f1=f2=.fn (3)逸度 f 若不與通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得的物理量T、P和組成相關(guān)聯(lián),那么,式(3)也沒有任何實(shí)際用途。5、絕對(duì)壓力和表壓absolute pressure, Gauge Pressure絕對(duì)壓,或稱為真實(shí)壓,是以絕對(duì)零壓為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)。或真空為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)。絕對(duì)壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱絕壓。表壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱表壓,是指以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽槠瘘c(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)。當(dāng)所測(cè)量的系統(tǒng)

9、的壓強(qiáng)等于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí),壓強(qiáng)表的指針指零。即表壓為零。 真空度,當(dāng)被測(cè)量的系統(tǒng)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí),當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮号c系統(tǒng)絕對(duì)壓之差,稱為真空度。此時(shí)所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。系統(tǒng)P>大氣壓時(shí) 絕對(duì)壓=大氣壓+表壓系統(tǒng)P<大氣壓時(shí) 絕對(duì)壓=大氣壓-真空度6、汽化潛熱latent heat of vaporization 汽化潛熱(latent heat of vaporization),即溫度不變時(shí),單位質(zhì)量的某種液體物質(zhì)在汽化過程中所吸收的熱量。汽化分兩種,蒸發(fā)和沸騰。兩者都吸熱,蒸發(fā)只在液體表面。而沸騰是液體的內(nèi)部和表面同時(shí)進(jìn)行的。 汽化潛熱。同種物質(zhì)液體分子

10、的平均距離比氣體中小得多。汽化時(shí)分子平均距離加大、體積急劇增大,需克服分子間引力并反抗大氣壓力作功。因此,汽化要吸熱。單位質(zhì)量的液體轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤瑴囟鹊恼魵鈺r(shí)吸收的熱量稱為汽化潛熱,簡(jiǎn)稱汽化熱。它隨溫度升高而減小,因?yàn)樵谳^高溫度下液體分子具有較大能量,液相與氣相差別變小。在臨界溫度下,物質(zhì)處于臨界態(tài),氣相與液相差別消失,汽化熱為零。物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的過程叫汽化。以水為例:例如:在3.92MPa絕對(duì)壓力下,水的汽化潛熱為1719.5131kJ/kg,在9.81MPa絕對(duì)壓力下時(shí),水的汽化潛熱就變?yōu)?329.1156kJ/kg了。7、壓縮因子compressibility factor壓縮因子描述

11、真實(shí)氣體的pVT性質(zhì)中,最簡(jiǎn)單,最直接,最準(zhǔn)確,使用的壓力范圍也最廣泛的狀態(tài)方程,壓縮因子是將理想氣體理想狀態(tài)方程用壓縮因子Z加以修正。即:pV=ZnRT由此可知,壓縮因子的定義為:Z=pV/nRT=pVm/RT壓縮因子的量綱為一。很顯然,Z的大小反映出真實(shí)氣體對(duì)理想氣體的偏差程度 即Z等于Vm(真實(shí))除以Vm(理想)。對(duì)于理想氣體,在任何溫度壓力下Z恒等于1。當(dāng)Z<1時(shí),說明真實(shí)氣體的Vm比同樣條件下理想氣體的Vm小,此時(shí)真實(shí)氣體比理想氣體易于壓縮;當(dāng)Z>1時(shí),說明真實(shí)氣體的Vm比同樣條件下理想氣體的Vm大,此時(shí)真實(shí)氣體比理想氣體難于壓縮。由于Z反映出真實(shí)氣體壓縮的難易程度,所以

12、將它稱為壓縮因子。實(shí)際氣體的P-V-T關(guān)系常用下式表示:pV=ZnRT式中的Z稱為壓縮因子,表示實(shí)際氣體偏離理想氣體行為的程度。當(dāng)實(shí)際氣體處于臨界點(diǎn)此時(shí)的壓縮因子稱為臨界壓縮因子ZC. 多數(shù)氣體的臨界壓縮因子比較接近,0.25-0.31之間8、干度quality所謂干度,是指每千克濕蒸汽中含有干蒸汽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),而濕度分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度,絕對(duì)濕度指每立方米濕蒸汽中含水蒸氣的質(zhì)量,相對(duì)濕度指濕蒸汽中水蒸氣的實(shí)際含量接近最大可能量的程度,即濕蒸汽中水蒸氣的實(shí)際分壓與同溫度下水蒸氣飽和壓力之比。熱力學(xué)中干度的定義如下:汽液共存物中,汽相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)。常用x表示。有下式:M = M*x +

13、 M*(1-x)表示汽相,表示與之平衡的液相,M泛指熱力學(xué)容量性質(zhì)。據(jù)定義,濕蒸汽的干度和濕度都是大于零小于1的。參數(shù)干度x定義為蒸汽質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的比例,x=mvapor/mtotal。在濕蒸汽分析中,干度是確定狀態(tài)的兩個(gè)獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)之一。令濕蒸汽的比焓為h,其干度就為x=(hx-hf)/(hs-hf),hx為濕蒸汽的焓,hf為飽和水的焓,hs為飽和蒸汽的焓9、熱擴(kuò)散系數(shù)Thermal Diffusivity以物體受熱升溫的情況為例來分析。在物體受熱升溫的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中,進(jìn)入物體的熱量沿途不斷地被吸收而使局部溫度升高,在此過程持續(xù)到物體內(nèi)部各點(diǎn)溫度全部相同為止。定義 = /c【中文】熱

14、擴(kuò)散系數(shù)【英文】Thermal Diffusivity稱為熱擴(kuò)散率或熱擴(kuò)散系數(shù)(thermal diffusivity),單位m2/s.式中:k:導(dǎo)熱系數(shù),單位W/(m·K);:密度,單位kg/m3c:熱容,單位J/(kg·K).物理意義由熱擴(kuò)散率的定義=/c 可知:(1) 物體的導(dǎo)熱系數(shù)越大,在相同的溫度梯度下可以傳導(dǎo)更多的熱量。(2) 分母c是單位質(zhì)量的物體溫度升高1所需的熱量。c 越小,溫度升高1所吸收的熱量越小,可以剩下更多熱量繼續(xù)向物體內(nèi)部傳遞,能使物體各點(diǎn)的溫度更快地隨界面溫度的升高而升高。熱擴(kuò)散率是與1/c兩個(gè)因子的結(jié)合。越大,表示物體內(nèi)部溫度扯平的能力越大,

15、因此而有熱擴(kuò)散率的名稱。這種物理上的意義還可以從另一個(gè)角度來加以說明,即從溫度的角度看,越大,材料中溫度變化傳播的越迅速??梢娨彩遣牧蟼鞑囟茸兓芰Υ笮〉闹笜?biāo),因而有導(dǎo)溫系數(shù)之稱。10、音速velocity of sound,sonic speed音速(velocity of sound,sonic speed)也叫聲速,聲速是介質(zhì)中微弱壓強(qiáng)擾動(dòng)的傳播速度,其大小因媒質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)而異??諝庵械囊羲僭?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15的條件下約為340米/秒。音速也叫聲速,指聲波在媒質(zhì)(介質(zhì))中傳播的速度。其大小因媒質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)而異。聲速顧名思義即是聲音的速度,唯聲音系以波的形式傳播,與一般所理解物體的

16、速度是不同的,所以與其將音速稱為聲音的速度,倒不如將音速視為波傳遞速度的指標(biāo),音速與傳遞介質(zhì)的材質(zhì)狀況有絕對(duì)關(guān)系,而與發(fā)聲者本身的速度無關(guān),而發(fā)聲者與聽者間若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,就形成了多普勒效應(yīng);也由此觀點(diǎn),穿/超音速時(shí)的諸多物理現(xiàn)象,其實(shí)與聲音無關(guān),而是壓縮波密集累積所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。11、運(yùn)動(dòng)粘度Kinematic viscosity運(yùn)動(dòng)粘度即流體的動(dòng)力粘度與同溫度下該流體密度之比。單位為(m2)/s。用小寫字母v表示。注:曾經(jīng)沿用過的單位為St(斯)St(斯)和(m2)/s的進(jìn)率關(guān)系為:1(m2)/s=104St=106cSt。(其中“cSt”讀作“厘斯”)將流動(dòng)著的液體看作許多相互平行移

17、動(dòng)的液層, 各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動(dòng)的基本特征。動(dòng)力粘度=運(yùn)動(dòng)粘度*密度由于速度梯度的存在,流動(dòng)較慢的液層阻滯較快液層的流動(dòng),因此.液體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力.為使液層維持一定的速度梯度運(yùn)動(dòng),必須對(duì)液層施加一個(gè)與阻力相反的反向力.在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應(yīng)力(N/m2).切變速率(D) D=d v /d x (S-1)切應(yīng)力與切變速率是表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù)牛頓定義流體的粘度如下:兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動(dòng),牛頓假設(shè)保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度,即:= d

18、v/dx =D(牛頓公式) 其中與材料性質(zhì)有關(guān),我們稱為“粘度”。粘度定義:將兩塊面積為1m2的板浸于液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應(yīng)力,使兩板之間的相對(duì)速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.s。牛頓流體:符合牛頓公式的流體。粘度只與溫度有關(guān),與切變速率無關(guān), 與D為正比關(guān)系。非牛頓流體:不符合牛頓公式 /D=f(D),以a表示一定(/D)下的粘度,稱表觀粘度。12、動(dòng)力粘度Dynamic viscosity動(dòng)力粘度:面積各為1并相距1m的兩平板,以1m/s的速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),因之間存在的流體互相作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。單位:N·s/(牛頓秒每米方)既Pa·S(帕&#

19、183;秒)表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù),用表示。動(dòng)力粘度=運(yùn)動(dòng)粘度*密度常見液體的粘度隨溫度升高而減小,常見氣體的粘度隨溫度升高而增大。度量流體粘性大小的物理量。又稱粘性系數(shù)、動(dòng)力粘度,比例系數(shù),粘性阻尼系數(shù),記為。牛頓粘性定律指出,在純剪切流動(dòng)中相鄰兩流體層之間的剪應(yīng)力(或粘性摩擦應(yīng)力)為式中dv/dy為垂直流動(dòng)方向的法向速度梯度。粘度數(shù)值上等于單位速度梯度下流體所受的剪應(yīng)力。速度梯度也表示流體運(yùn)動(dòng)中的角變形率,故粘度也表示剪應(yīng)力與角變形率之間比值關(guān)系。按國際單位制,粘度的單位為帕·秒。有時(shí)也用泊或厘泊(1泊=10(-1)帕·秒,1厘泊= 10(-2)泊)。粘度是流體的一種

20、屬性,不同流體的粘度數(shù)值不同。同種流體的粘度顯著地與溫度有關(guān),而與壓強(qiáng)幾乎無關(guān)。氣體的粘度隨溫度升高而增大,液體則減小。在溫度T<2000開時(shí),氣體粘度可用薩特蘭公式計(jì)算:/0=(T/T0)3/2(T0+B)/(T+B),式中T0、0為參考溫度及相應(yīng)粘度,B為與氣 體種類有關(guān)的常數(shù),空氣的B=110.4開;或用冪次公式 :/0=(T/T0)n,指數(shù)n隨氣體種類和溫度而變,對(duì)于空氣,在90開<T<300開范圍可取為 8/。水的粘度可按下式計(jì)算:=0.01779/(1+0.03368t+0.0002210t(2)),式中t為攝氏溫度。粘度也可通過實(shí)驗(yàn)求得,如用粘度計(jì)測(cè)量。在流體力

21、學(xué)的許多公式中,粘度常與密度以/的組合形式出現(xiàn),故定義v=/,由于v的單位米2/秒中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)單位,故稱運(yùn)動(dòng)粘度。粘度是指液體受外力作用移動(dòng)時(shí),分子間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的量度。運(yùn)動(dòng)粘度表示液體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度13、維里系數(shù)實(shí)際氣體狀態(tài)方程級(jí)數(shù)展開式中的諸系數(shù)。它描述實(shí)際氣體對(duì)理想氣體偏離的程度。R.玻意耳在1662年由實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度固定時(shí)氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積是一個(gè)常數(shù),常數(shù)C的值同溫度有關(guān)。1679年E.馬略特也得到了這個(gè)結(jié)論,式(1)稱為玻意耳-馬略特定律。但是,之后許多實(shí)驗(yàn)表明,氣體的性質(zhì)都在不同程度上偏離玻意耳-馬略特定律,壓強(qiáng)越低,這種偏離越小,只有當(dāng)壓強(qiáng)趨近于零的極

22、限情形下,玻意耳馬略特定律才是完全正確的。這種氣體稱為理想氣體。一般情況下,實(shí)際氣體的性質(zhì)接近理想氣體,而在壓強(qiáng)趨于零時(shí)完全變?yōu)槔硐霘怏w。為了描述實(shí)際氣體,H.開默林昂內(nèi)斯于1901年把一摩爾的實(shí)際氣體狀態(tài)方程表示成一個(gè)多項(xiàng)式。多項(xiàng)式中的系數(shù)A、B、C、D、或A、B、C、D、就分別稱為第一、第二、第三、第四、維里系數(shù),它們都是溫度的函數(shù)。當(dāng)壓強(qiáng)趨于零(或體積趨于無窮大)時(shí),ART(R是摩爾氣體常數(shù)),于是上面兩式就變成玻意耳-馬略特公式。各個(gè)維里系數(shù)都可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明,維里系數(shù)A、B、C、D、或A、B、C、D、依次減小得很快,在實(shí)際應(yīng)用上只需前兩、三項(xiàng)就夠了。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)認(rèn)為,實(shí)際氣體對(duì)理

23、想氣體的偏離是由于粒子之間的相互作用引起的。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法可以研究非理想氣體的性質(zhì)。先把巨配分函數(shù)的對(duì)數(shù)展成級(jí)數(shù),再根據(jù)它同壓強(qiáng)、溫度和體積的關(guān)系即可求得級(jí)數(shù)形式的實(shí)際氣體物態(tài)方程。這種方法適合于溫度不太低或密度不太高的系統(tǒng),也就是說適用于對(duì)理想氣體稍有偏離的氣體系統(tǒng),并只考慮粒子間的二體相互作用。由此可以得到壓強(qiáng)p按比容的倒數(shù)1/v的維里展開 這就是實(shí)際氣體的狀態(tài)方程式,是壓強(qiáng)按粒子數(shù)密度(即1/)的冪級(jí)數(shù)展開式。式中b1、(-b2)、(4b2-2b3)、為第一、第二、第三、第四、維里系數(shù),它們是同集團(tuán)積分b(V,T)(l=1,2,3,集團(tuán)中的點(diǎn)數(shù))在V趨于無窮大時(shí)的極限值b1、b2、b3、b

24、4、相聯(lián)系的14、相對(duì)介電常數(shù)relative dielectric constant 表征介質(zhì)材料的介電性質(zhì)或極化性質(zhì)的物理參數(shù)。其值等于以預(yù)測(cè)材料為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成的同尺寸電容器電容量之比,該值也是材料貯電能力的表征。也稱為相對(duì)電容率。不同材料不同溫度下的相對(duì)介電常數(shù)不同,利用這一特性可以制成不同性能規(guī)格的電容器或有關(guān)元件。測(cè)量相對(duì)介電常數(shù)r可以用靜電場(chǎng)用如下方式測(cè)量:首先在其兩塊極板之間為空氣的時(shí)候測(cè)試電容器的電容C0。然后,用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質(zhì)后側(cè)得電容Cx。然后相對(duì)介電常數(shù)可以用下式計(jì)算r=Cx/C0簡(jiǎn)介對(duì)于時(shí)變電磁場(chǎng),物質(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān),通常稱為介

25、電系數(shù)。介電常數(shù)又叫介電系數(shù)或電容率,它是表示絕緣能力特性的一個(gè)系數(shù),以字母表示,單位為法/米相對(duì)介電常數(shù)公式:C=(S/4kd)(平行電容計(jì)算)電容器的極板間充滿電介質(zhì)時(shí)的電容與極板間為真空時(shí)的電容之比值稱為(相對(duì))介電常數(shù)。電容器極板間充滿電介質(zhì)時(shí),電容增大的倍數(shù)叫做電介質(zhì)的介電常數(shù),用表示平行板電容計(jì)算公式C=(S/4kd)中就是介電常數(shù)原理介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng),原外加電場(chǎng)(真空中)與最終介質(zhì)中電場(chǎng)比值即為介電常數(shù)(permitivity),又稱誘電率. 如果有高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中,場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。電介質(zhì)經(jīng)常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器),云

26、母,玻璃,塑料,和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質(zhì)材料。干空氣是良好的電介質(zhì),并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒有雜質(zhì)的話是好的電介質(zhì),其相對(duì)介電常數(shù)約為80。一個(gè)電容板中充入介電常數(shù)為的物質(zhì)后電容變大倍。應(yīng)用電介質(zhì)有使空間比起實(shí)際尺寸變得更大或更小的屬性。例如,當(dāng)一個(gè)電介質(zhì)材料放在兩個(gè)電荷之間,它會(huì)減少作用在它們之間的力,就像它們被移遠(yuǎn)了一樣。當(dāng)電磁波穿過電介質(zhì),波的速度被減小,有更長(zhǎng)的波長(zhǎng)。15、攝氏華氏列氏溫度及熱力學(xué)溫度temperature scale 列氏溫度,又稱列氏溫標(biāo),符號(hào)為R°,規(guī)定在水(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)的冰點(diǎn)與沸點(diǎn)之間劃分為8

27、0個(gè)單位(冰水混合物T=0°R ,沸點(diǎn)T=80°R)。 列氏度和攝氏度換算關(guān)系如下:1°R = 1.251 = 0.8°R其中 °R表示列氏度, 表示攝氏度華氏溫標(biāo)(Fahrenheit temperature scale)符號(hào),1724年,德國人華倫海特制定了華氏溫標(biāo),他把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0,把純水的冰點(diǎn)(ice point)溫度定為32 ,把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)(boiling point)溫度定為212,中間分為180等份,每一等份代表1度,這就是華氏溫標(biāo),用符號(hào)F表示,這就是華氏溫度。=(9/5) +32。它的出現(xiàn)是華倫海

28、特為了統(tǒng)一物理學(xué)中的溫度單位來定的。華倫海特(Daniel Gabriel Fahrenheit)溫度測(cè)量有了共同的標(biāo)準(zhǔn),可以對(duì)不同的地點(diǎn),不同時(shí)間及各人所測(cè)量的溫度值進(jìn)行比較。攝氏溫度Celsius temperature攝氏溫度的規(guī)定 把在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度定為0攝氏度,沸水的溫度定為100攝氏度,0攝氏度和100攝氏度中間分為100個(gè)等分,每個(gè)等分代表1攝氏度。攝氏溫標(biāo)是A.攝爾修斯在1742年首先提出的一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo),過去曾廣泛使用過。攝氏溫標(biāo)以水沸點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為 100度和冰點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為零度作為溫標(biāo)的兩個(gè)固

29、定點(diǎn)。攝氏溫標(biāo)采用玻璃汞溫度計(jì)作為內(nèi)插儀器,假定溫度和汞柱的高度成正比,即把水沸點(diǎn)與冰點(diǎn)之間的汞柱的高度差等分為100格,1格對(duì)應(yīng)于1度。某一熱狀態(tài)的攝氏溫度,就是用它與一特定的熱狀態(tài)(比水三相點(diǎn)溫度低 0.01K的熱狀態(tài),即零攝氏度)之間的溫度差所表示的溫度。這個(gè)溫度差要用開爾文溫度來表示。即攝氏溫度就是按下式定義的溫度t=T-273.15,式中t就是攝氏溫度的符號(hào),它的單位稱為攝氏度,常用符式表示。式中T是開爾文溫度。16、比容單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積稱為比容,用符號(hào)"V"表示。其數(shù)值是密度的倒數(shù)。17、比焓1kg或者1mol工質(zhì)的焓稱為比焓,用h表示,對(duì)應(yīng)的單位是

30、J/kg 或者 J/mol.18、比熵在工程熱力學(xué)中,單位質(zhì)量工質(zhì)的熵,稱為比熵。熵和比熵均為工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)。工程熱力學(xué)中規(guī)定:系統(tǒng)吸收熱量的值為正,系統(tǒng)放出熱量的值為負(fù)。在可逆過程中,系統(tǒng)與外界交換的熱量的計(jì)算公式與功的計(jì)算公式具有相同的形式。對(duì)于微元可逆過程,單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量可以表示為q=Tds式中,s稱為比熵,單位為J/ (kg·K) 或 kJ/ (kg·K)。比熵的定義為ds=q/T即在微元可逆過程中工質(zhì)比熵的增加等于單位質(zhì)量工質(zhì)所吸收的熱量除以工質(zhì)的熱力學(xué)溫度所得的熵比熵用符號(hào)S表示,其單位是焦耳/開千克 J/(Kkg 或千焦耳/開千克 KJ/(

31、Kkg)19、內(nèi)能內(nèi)能(internal energy)是物體或若干物體構(gòu)成的系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱系統(tǒng))內(nèi)部一切微觀粒子的一切運(yùn)動(dòng)形式所具有的能量總和。內(nèi)能常用符號(hào)U表示,內(nèi)能具有能量的量綱,國際單位是焦耳(J)。根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)。同時(shí),內(nèi)能是一個(gè)廣延物理量,即是說兩個(gè)部分的總內(nèi)能等于它們各自的內(nèi)能之和。20、比熱specific heat 比熱容(specific heat capacity)又稱比熱容量,簡(jiǎn)稱比熱(specific heat),是單位質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比。比熱容是表示物質(zhì)熱性質(zhì)的物理量。通常用符號(hào)c表示。比熱容與物

32、質(zhì)的狀態(tài)和物質(zhì)的種類有關(guān)。一定質(zhì)量的某種物質(zhì),溫度升高(或降低)1攝氏度所吸收(或放出)的熱量,叫做這種物質(zhì)的比熱容(比熱值),用符號(hào)c表示。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文(J /(kg·K) 或 J /(kg·),J是指焦耳,K是指熱力學(xué)溫標(biāo),與攝氏度相等),即令1千克的物質(zhì)的溫度上升(或下降)1攝氏度所需的能量。根據(jù)此定理,便可得出以下公式:Q=cmTQ為吸收的熱量;m是物體的質(zhì)量,T是吸熱(放熱)后溫度所上升(下降)值,初中的教材里把T寫成t,其實(shí)這是很不規(guī)范的(我們生活中常用作為溫度的單位,很少用K,而且T=t,因此中學(xué)階段都用t,但國際上或者更高等的科學(xué)領(lǐng)

33、域,還是使用T)。物質(zhì)的比熱容與所進(jìn)行的過程有關(guān)。在工程應(yīng)用上常用的有定壓比熱容Cp、定容比熱容Cv和飽和狀態(tài)比熱容三種。定壓比熱容Cp:是單位質(zhì)量的物質(zhì)在壓力不變的條件下,溫度升高或下降1或1K所吸收或放出的能量。定容比熱容Cv:是單位質(zhì)量的物質(zhì)在容積(體積)不變的條件下,溫度升高或下降1或1K吸收或放出的內(nèi)能。飽和狀態(tài)比熱容:是單位質(zhì)量的物質(zhì)在某飽和狀態(tài)時(shí),溫度升高或下降1或1K所吸收或放出的熱量。21、亥姆霍茲能Helmholtz energy 亥姆霍茲能,是物質(zhì)系統(tǒng)的內(nèi)能中在等容等溫條件下能夠轉(zhuǎn)化為功的那一部分。是一個(gè)重要的熱力學(xué)參數(shù)。亥姆霍茲能 Helmholtzenergy:物質(zhì)系

34、統(tǒng)的內(nèi)能中在等容等溫條件下能夠轉(zhuǎn)化為功的那一部分。是一個(gè)重要的熱力學(xué)參數(shù),常用 F 表示(或 A ),它的定義是:F = U - TS 其中 U 是系統(tǒng)的內(nèi)能,T 是溫度,S 是熵。自由能的微分形式是:其中 P 是壓強(qiáng),V 是體積,是化學(xué)勢(shì)。自由能可以被理解成是系統(tǒng)內(nèi)能的一部分,這部分在可逆等溫過程中被轉(zhuǎn)化成功。在粒子數(shù)不變的等溫過程中,系統(tǒng)對(duì)外界所做的功一定只能小于或者等于其自由能的減少,也就是說,系統(tǒng)自由能的減少就是等溫過程中系統(tǒng)從外界所獲得的最大功。這就是最大功定理。22、吉布斯自由能Gibbs free energy 吉布斯自由能又叫吉布斯函數(shù),(英Gibbs free energy,

35、Gibbs energy or Gibbs function; also known as free enthalpy)是熱力學(xué)中一個(gè)重要的參量,常用G表示,它的定義是:G = U TS + pV = H TS,其中U是系統(tǒng)的內(nèi)能,T是溫度,S是熵,p是壓強(qiáng),V是體積,H是焓。吉布斯自由能的微分形式是:dG = SdT + Vdp + dN,其中是化學(xué)勢(shì),也就是說每個(gè)粒子的平均吉布斯自由能等于化學(xué)勢(shì)。G=HTS (Kj/mol)吉布斯自由能相關(guān)書籍封面(1)G叫做吉布斯自由能。因?yàn)镠、T、S均為狀態(tài)函數(shù),所以G為狀態(tài)函數(shù)。G叫做吉布斯自由能變吉布斯自由能的變化可作為恒溫、恒壓過程自發(fā)與平衡的判

36、據(jù)。吉布斯自由能改變量。表明狀態(tài)函數(shù)G是體系所具有的在等溫等壓下做非體積功的能力。反應(yīng)過程中G的減少量是體系做非體積功的最大限度。這個(gè)最大限度在可逆途徑得到實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)進(jìn)行方向和方式判據(jù)。23、焦耳-湯姆遜系數(shù)亦稱“節(jié)流膨脹”。氣體通過多孔塞或閥門從高壓到低壓作不可逆絕熱膨脹時(shí)溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象。在常溫下,許多氣體在膨脹后溫度降低,稱為冷效應(yīng)或正效應(yīng);溫度升高時(shí)稱為熱效應(yīng)或負(fù)效應(yīng)。此膨脹過程應(yīng)用于天然氣分離、凈化、液化以及空氣的液化等。焦湯系數(shù)(焦耳-湯姆遜系數(shù))定義:是在等焓的情況下,節(jié)流過程中溫度隨壓力的變化率24、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K

37、,°C),在1秒內(nèi),通過1平方米面積傳遞的熱量,用表示,單位為瓦/(米·度),w/(m·k)(W/m·K,此處的K可用代替)。25、表面張力surface tension 表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常,處于液體表面層的分子較為稀薄,其分子間距較大,液體分子之間的引力大于斥力,合力表現(xiàn)為平行于液體界面的引力。表面張力是物質(zhì)的特性,其大小與溫度和界面兩相物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)多相體系中相之間存在著界面(interface)。習(xí)慣上人們僅將氣-液,氣-固界面稱為表面(surface)。表面張力,是液體表面層由于分子

38、引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。將水分散成霧滴,即擴(kuò)大其表面,有許多內(nèi)部水分子移到表面,就必須克服這種力對(duì)體系做功表面功。顯然這樣的分散體系便儲(chǔ)存著較多的表面能(surface energy)。26、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)standard boiling point 壓力為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓0.101325MPa時(shí)的沸點(diǎn)27、三相點(diǎn)triple point一般指的是,各種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的純物質(zhì)處于固、液、氣三個(gè)相(態(tài)),在平衡共存時(shí)的三條平衡線的交點(diǎn)。三相共存時(shí)具有固定的溫度和壓強(qiáng)。三相點(diǎn)是指在熱力學(xué)里,可使一種物質(zhì)三相(氣相,液相,固相)共存的一個(gè)溫度和壓力的數(shù)值。舉例來說,水的三相點(diǎn)在0.01

39、(273.16K)及611.73Pa 出現(xiàn);而汞的三相點(diǎn)在38.8344及0.2MPa出現(xiàn)。物質(zhì)的三相點(diǎn)可以用三相池來測(cè)量,水的三相點(diǎn)更用于制定熱力學(xué)的國際單位制基本單位之一的熱力學(xué)溫標(biāo)定義。由于水的三相點(diǎn)有確實(shí)的數(shù)值,所以若用溫度的數(shù)值作為熱力學(xué)溫標(biāo)的定義是較測(cè)量出來的數(shù)值更為準(zhǔn)確 注:氦是唯一一種沒有三相點(diǎn)的物質(zhì)。28、臨界溫度Critical temperature臨界溫度,使物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的最高溫度叫臨界溫度。每種物質(zhì)都有一個(gè)特定的溫度,在這個(gè)溫度以上,無論怎樣增大壓強(qiáng),氣態(tài)物質(zhì)都不會(huì)液化,這個(gè)溫度就是臨界溫度。一、每種物質(zhì)都有一個(gè)特定的溫度,在這個(gè)溫度以上,無論怎樣增大壓強(qiáng),氣態(tài)物質(zhì)不會(huì)液化,這個(gè)溫度就是臨界溫度。因此要使物質(zhì)液化,首先要設(shè)法達(dá)到它自身的臨界溫度。有些物質(zhì)如氨、二氧化碳等,它們的臨界溫度高于或接近室溫,對(duì)這樣的物質(zhì)在常溫下很容易壓縮成液體。有些物質(zhì)如氧、氮、氫、氦等的臨界溫度很低,其中氦氣的臨界溫度為一268。要使這些氣體液化,

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