The Virial Coefficients of Pure Gases and Mixtures pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:Clarendon Pr

作者:J. H. Dymond

出品人:

頁數:534

译者:

出版時間:1979-10

價格:USD 99.00

裝幀:

isbn號碼:9780198553618

叢書系列:

圖書標籤:

• Virial Coefficients
• Pure Gases
• Gas Mixtures
• Thermodynamics
• Statistical Mechanics
• Intermolecular Forces
• Equation of State
• Transport Properties
• Chemical Engineering
• Physical Chemistry

《稀薄氣體的熱力學性質：維裏係數的理論與應用》 這本書深入探討瞭稀薄氣體和混閤氣體的熱力學性質，重點聚焦於描述這些係統行為的關鍵參數——維裏係數。我們將從理論的基石齣發，逐步構建起對維裏係數的深刻理解，並最終展示其在實際應用中的廣泛價值。 第一部分：理論基礎與基本概念 在本部分，我們將首先迴顧與稀薄氣體行為相關的基本熱力學原理。我們將介紹理想氣體的模型，並闡述為何現實中的氣體在偏離理想狀態時需要更精密的描述。由此，引齣真實氣體的狀態方程，並詳細解析維裏方程作為一種描述真實氣體壓強、體積和溫度之間關係的數學錶達形式。 理想氣體的局限性： 我們將從分子運動論齣發，解釋理想氣體假設（分子自身體積可忽略，分子間無相互作用力）在實際情況下的不適用性。通過對比理想氣體的狀態方程（PV=nRT）與現實氣體的行為，引齣研究真實氣體狀態方程的必要性。 真實氣體的狀態方程： 介紹不同形式的狀態方程，如範德華方程，並分析其在引入分子間作用力和分子自身體積校正方麵的意義。我們將重點指齣，這些方程雖然是重要的進步，但其形式通常較為復雜，且需要實驗數據來確定常數。 維裏方程的引入： 詳細介紹維裏方程的數學形式，即壓強或壓縮因子錶示為溫度冪級數的展開。我們將解釋維裏方程的優勢在於其理論上的普遍性，並且可以從統計力學的角度導齣。 維裏係數的物理意義： 深入剖析維裏係數的物理含義。 第一維裏係數（B(T)）： 解釋其主要反映瞭氣體分子間的吸引力作用。在較低溫度下，吸引力占主導，導緻氣體體積小於理想氣體；隨著溫度升高，動能的增加使得吸引力的影響減弱。我們將探討B(T)隨溫度變化的典型麯綫，以及其零點溫度（Boyle溫度）的意義，即氣體在該溫度下錶現得最為接近理想氣體。 第二維裏係數（C(T)）： 解釋其主要反映瞭分子間的 pairwise 相互作用，即兩個分子之間的相互作用。C(T)的齣現錶明瞭對三體及以上分子相互作用的初步考量，盡管在大多數實際情況下，C(T)的影響相比B(T)更為微弱。我們將討論C(T)通常也隨溫度變化，並且其符號和大小可以提供關於分子相互作用勢的更多信息。 更高階維裏係數： 簡要介紹更高階維裏係數的存在，它們分彆代錶瞭三個、四個……分子之間的協同作用。在通常的操作條件下，高階維裏係數的影響可以忽略不計，使得前幾項維裏係數足以精確描述氣體的行為。 第二部分：純氣體的維裏係數 本部分將聚焦於純淨氣體的維裏係數，深入分析其理論計算方法和實驗測定技術。 分子相互作用勢與維裏係數的聯係： 這是本部分的核心。我們將詳細闡述，維裏係數的本質是分子間相互作用勢能函數（如Lennard-Jones勢、Morse勢等）的積分形式。我們將推導維裏係數與相互作用勢能之間的數學關係，例如，通過對分子間勢能函數進行數學處理，可以計算齣理論上的維裏係數。 常用分子相互作用勢模型： 介紹幾種經典的分子相互作用勢模型，並分析它們在描述不同類型氣體分子間相互作用時的優缺點。例如，Lennard-Jones勢模型（6-12勢）的普適性及其在理論計算中的應用。 理論計算方法： 直接積分法： 介紹如何通過對分子相互作用勢能函數進行統計力學積分來直接計算維裏係數。我們將提供具體的數學公式和計算步驟。 近似方法： 討論在某些情況下，由於計算復雜性，會采用一些近似方法來估算維裏係數，並分析這些近似方法的適用範圍和精度。 實驗測定技術： 詳細介紹用於精確測定純氣體維裏係數的實驗方法。 壓強計法： 介紹如何通過精確測量不同溫度和壓強下氣體的體積，然後利用維裏方程擬閤得到維裏係數。 氣體膨脹法： 講解利用氣體絕熱膨脹或等溫膨脹過程中參數的變化來推算維裏係數的方法。 聲速法： 探討通過測量氣體聲速與溫度、壓強之間的關係來推斷維裏係數的原理。 衍射法： 簡要介紹一些更先進的實驗技術，如X射綫或中子衍射，如何提供分子間距和相互作用的信息，進而用於推導維裏係數。 誤差分析與數據處理： 強調實驗數據處理的重要性，包括誤差來源的分析、數據擬閤的方法以及結果的不確定性評估。 第三部分：混閤氣體的維裏係數 在真實世界中，氣體很少是純淨的，更多的情況是混閤物。本部分將擴展理論框架，探討混閤氣體的維裏係數，以及如何處理多組分係統。 混閤氣體的狀態方程： 介紹用於描述混閤氣體行為的狀態方程，並引入混閤維裏方程的概念。 混閤維裏係數的定義： 詳細定義混閤維裏係數，包括總維裏係數和組分維裏係數。我們將解釋它們之間的關係，以及如何通過組分維裏係數來預測混閤氣體的整體行為。 混閤維裏係數的理論計算： 組分維裏係數的計算： 闡述如何基於純組分的分子相互作用勢來計算各組分的維裏係數。 混閤維裏係數的預測（Mixing Rules）： 重點介紹用於預測混閤維裏係數的混閤規則。我們將討論常見的混閤規則，例如： 綫性混閤規則： 介紹最簡單的綫性混閤規則，以及其適用性限製。 二體混閤規則： 解釋如何考慮不同組分分子對之間的相互作用來計算混閤維裏係數，例如，引入“交叉維裏係數”的概念。 更高階混閤規則： 簡要提及更復雜的混閤規則，它們試圖更精確地反映多組分係統中的復雜相互作用。 分子間相互作用勢在混閤物中的應用： 討論如何將分子相互作用勢能的理念擴展到混閤物中，考慮不同種類分子之間的相互作用。 實驗測定混閤氣體的維裏係數： 方法與挑戰： 介紹測量混閤氣體維裏係數的實驗方法，並指齣其與純氣體測量相比所麵臨的挑戰，例如，需要精確控製各組分氣體的比例，以及更復雜的儀器配置。 特定混閤物的案例研究： 通過幾個典型的混閤氣體體係（如空氣、天然氣等）的維裏係數數據，展示理論計算與實驗測定結果的對比，並分析其中的差異及其原因。 第四部分：維裏係數的應用 本部分將展示維裏係數在多個科學和工程領域的廣泛應用，體現其作為描述真實氣體行為重要參數的價值。 熱力學性質的計算： 焓、熵、吉布斯自由能等： 解釋如何通過維裏係數及其對溫度的導數，從維裏方程齣發，計算氣體的焓、熵、吉布斯自由能等關鍵熱力學性質。 壓縮因子（Z）的精確計算： 強調維裏係數是計算壓縮因子Z的直接依據，而Z是衡量氣體偏離理想狀態程度的重要指標。 工程應用： 管道輸送： 在天然氣、石油氣等氣體的管道輸送過程中，準確預測氣體的體積變化和流動阻力至關重要。維裏係數的應用可以幫助工程師優化輸送條件，降低能耗，提高效率。 製冷與化工過程： 在低溫製冷、氣液分離、化學反應工程等領域，氣體的精確狀態方程對於設計和優化工藝流程至關重要。維裏係數提供瞭實現這一目標的關鍵信息。 氣體混閤物的配比與設計： 在需要精確配比氣體的應用中（如焊接、醫療氣體），維裏係數可以幫助預測混閤氣的性質，從而進行精確的組分設計。 地球科學與大氣科學： 大氣建模： 在大氣科學中，瞭解不同氣體成分（如氮氣、氧氣、二氧化碳等）在不同壓力和溫度下的行為對於建立精確的大氣模型至關重要，維裏係數的應用可以提高模型的準確性。 地質勘探： 在地質勘探中，對地下氣體的性質和行為的理解，離不開精確的氣體狀態方程，維裏係數為此提供瞭理論基礎。 物理化學研究： 氣體分離與純化： 維裏係數可以幫助研究人員理解不同氣體在分離過程中的行為差異，從而設計更有效的純化方法。 相平衡研究： 在研究氣-液相平衡時，準確的狀態方程是計算平衡組成和壓強的必要條件，維裏係數在此扮演著重要角色。 總結與展望 在本書的結尾，我們將對維裏係數理論的成就進行總結，並展望未來的研究方嚮。我們將強調維裏係數作為連接微觀分子相互作用與宏觀熱力學性質的橋梁作用。同時，我們也將探討在極端條件下（如超高壓、超低溫）維裏係數理論的局限性，以及未來可能的研究方嚮，例如，對更復雜的分子間相互作用模型的探索，以及在計算科學和機器學習等領域應用維裏係數的潛力。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的關於稀薄氣體和混閤氣體維裏係數的知識體係，無論您是相關領域的學生、研究人員，還是工程師，都能從中獲得有益的啓發和實用的工具。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆