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高温气体状态方程

/state equations of high temperature gas/
条目作者华卫红赵伊君
条目作者华卫红

华卫红

赵伊君

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最后更新 2024-12-03
浏览 209
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描述高温气体处于平衡状态时,气体的压强、内能与气体的体积、物质的量和温度之间关系的公式。

英文名称
state equations of high temperature gas
所属学科
力学

在很高温度时,气体比较稠密,通常存在气体分子/原子的离解和电离现象,气体粒子之间存在多种相互作用。如果不考虑磁场的影响,高温气体状态方程(包括温度状态方程和热量状态方程)需要同时考虑中性粒子之间相互作用引起的维里修正和带电粒子之间相互作用引起的德拜-休克尔修正。即:



式中为压强;为内能;分别为理想气体的压强和内能;分别为压强和内能的维里修正,分别为压强和内能的德拜-休克尔修正。

对于高温气体,气体粒子之间的相互作用不可忽略,总能量等于单个粒子能量之和再加上粒子之间相互作用能。后者与粒子之间的相对位置有关,是温度的函数。若高温气体的密度不太高,可以忽略一个粒子与两个或两个以上粒子相互作用的情况。仅考虑一对粒子的相互作用,则高温气体状态方程维里修正可表示为:



式中为气体组分的粒子数密度;为玻尔兹曼常数;为温度;为第二维里系数。

在高温条件下,由于气体中存在离解或电解现象,高温气体中往往含有非中性的离子和自由电子,具有导电性。带电粒子之间的相互作用主要是库仑作用,这是与中性粒子相互作用短程力不同的长程力,库仑力随着带电粒子间距离的增加变化很缓慢,此时,维里修正不适用,而应采用德拜-休克尔修正,即带电粒子之间的相互作用势为考虑德拜屏蔽效应的库仑电场。高温气体状态方程的德拜-休克尔修正可表示为:



式中为气体体积;为德拜半径。

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