Метод определения вириальных коэффициентов из зависимости от высоты давления газа в поле тяжести
Знакомство с основными особенностями газа, состоящего из атомов одного химического элемента. Анализ способа определения вириальных коэффициентов на основе зависимости давления от высоты в столбе газа, находящегося при температуре, неизменной по высоте.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.12.2018 |
| Размер файла | 38,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Метод определения вириальных коэффициентов из зависимости от высоты давления газа в поле тяжести
Предложен метод определения вириальных коэффициентов из данных по зависимости давления от высоты при температуре, неизменной по высоте, для газа, находящегося в поле тяжести. Метод позволяет определить вириальные коэффициенты из данных эксперимента только для одного значения плотности для заданной температуры, в отличие от традиционных методов, требующих проведения эксперимента для каждого значения давления и/или плотности для заданной температуры.
Исключительная важность вириального уравнения состояния заключается в том, что это единственное из известных уравнений состояния, имеющее строгую теоретическую основу [1]. Достоинство этого уравнения состояния состоит в его теоретически обоснованной связи с межмолекулярными силами - оно связывает макроскопические и микроскопические свойства веществ [1]. Кроме того, оно может быть использовано для экстраполяции зависимостей, полученных для одной области параметров на другие области, поскольку оно имеет теоретическую основу [1].
Использование известных методов для определения вириальных коэффициентов не имеют достаточную точность, точность резко уменьшается с ростом номера вириального коэффициента, а также с ростом давления [1].
Следовательно, актуальна задача поиска новых методов определения вириальных коэффициентов. В настоящей работе предлагается способ определения вириальных коэффициентов на основе зависимости давления от высоты в столбе газа, находящегося при температуре, неизменной по высоте.
Результаты и их обсуждение
Рассмотрим газ, состоящий из атомов одного химического элемента или молекул одного и того же вещества (однокомпонентный газ), находящийся в поле тяжести, температуру T считаем заданной и постоянной по высоте сосуда h, где находится газ. Высоту h отсчитываем от дна сосуда.
Для давления газа p справедливо уравнение, вытекающее из баланса сил в газе [1, стр. 301]:
где - плотность газа, - ускорение силы тяжести, на Земле .
Плотность связан с - объемом, приходящимся на одну частицу (атом или молекулу) в газе соотношением , где - масса частицы, поэтому
.
газ вириальный температура
Вириальное уравнение состояния, представленное в виде степенного ряда по давлению имеет вид [2, стр.37]
где - постоянная Больцмана, - m-й вириальный коэффициент, .
Этот ряд эквивалентен вириальному уравнению состояния, представленному в виде ряда по плотности (обычное вириальное уравнение состояния), а коэффициенты этих рядов однозначно связаны между собой [2, стр.8].
Подставим из (3) в (2) и проведем интегрирование по , что дает
где - зависящее от температуры давление газа на высоте .
Если из опытных данных или данных моделирования, в частности, методом молекулярной динамики или Монте Карло, известна функция
где - зависимость высоты сосуда от давления при заданной температуре - то легко установить, что имеет место соотношение
Соотношение (6) позволяет определить вириальные коэффициенты для заданной температуры T. Определяя для последовательности значений температуры из (6) можно вычислить вириальные коэффициенты для этой последовательности.
Функция является обратной к функции - зависимости давления от высоты. может быть легко установлена на основе .
Преимуществом предложенного метода является то, что достаточно одного эксперимента, чтобы определить вириальные коэффициенты, в отличие от традиционных методов, требующих проведения эксперимента для каждого значения давления и/или плотности для заданной температуры [2].
Данный метод может оказаться более точным, чем традиционные методы.
Вириальные коэффициенты обычного вириального уравнения состояния ()
вычисляются с помощью соотношений, установленных в [3-5]. Для первых нескольких вириальных коэффициентов эти соотношения приведены в [2].
Выводы
газ вириальный температура
Предложен метод определения вириальных коэффициентов из данных по зависимости давления от высоты при температуре, неизменной по высоте, для газа, находящегося в поле тяжести. Метод позволяет определить вириальные коэффициенты из данных эксперимента только для одного значения плотности для заданной температуры, в отличие от традиционных методов, требующих проведения эксперимента для каждого значения давления и/или плотности для заданной температуры.
Литература
1.Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Издательство иностранной литературы. 1961. 930с.
2.Мейсон Э., Сперлинг Т. Вириальное уравнение состояния. М.: Мир. 1972. 275с.
3.Epstein L.F. J. Chem. Phys. 1952. Vol.20. P.1981.
4.Epstein L.F. J. Chem. Phys. 1952. Vol.21. P.762.
5.Putnam W.E., Kilpatrick J.E. J. Chem. Phys.1953. Vol.21. P.951.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Понятие плазмы тлеющего разряда. Определение концентрации и зависимости температуры электронов от давления газа и радиуса разрядной трубки. Баланс образования и рекомбинации зарядов. Сущность зондового метода определения зависимости параметров плазмы.
реферат [109,9 K], добавлен 30.11.2011Порядок и закономерности движения зарядов в газе, связанные с ним физические законы. Ионизация газа электронами путем отрыва одного электрона. Зависимости коэффициента ионизации газа электронами от напряженности электрического поля и давления неона.
реферат [142,5 K], добавлен 14.11.2011Определение физических величин, явлений. Изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при начальных значениях давления и температуры. Сущность эффекта Джоуля-Томсона. Нахождение коэффициентов Ван-дер-Ваальса.
контрольная работа [231,7 K], добавлен 14.10.2014Физические свойства природного газа. Описание газопотребляющих приборов. Определение расчетных расходов газа. Гидравлический расчет газораспределительной сети низкого давления. Принцип работы газорегуляторных пунктов и регуляторов газового давления.
курсовая работа [222,5 K], добавлен 04.07.2014Регуляторы давления газа и их типы. Принципы действия. Гидратообразование при редуцировании газа. Методы по предотвращению гидратообразования. Новые разработки для газорегулирующих систем. Регуляторы с теплогенераторами РДУ-Т, их принцип работы.
реферат [1,4 M], добавлен 27.02.2009Доказательства наличия атмосферного давления, история открытия учеными этого явления. Изменчивость атмосферного давления от места к месту, во времени и в зависимости от высоты. Понятие стандартного атмосферного давления. Первый барометр - трубка Торчелли.
презентация [643,6 K], добавлен 19.05.2014Компонентный состав газа и его характеристики. Определение расчетного часового расхода газа по номинальным расходам газовыми приборами и горелочными устройствами. Гидравлический расчет магистральных наружных газопроводов высокого и среднего давления.
дипломная работа [823,6 K], добавлен 20.03.2017Системы охлаждения транспортируемого газа на компрессорных станциях. Принцип работы АВО газа. Выбор способа прокладки проводов и кабелей. Монтаж осветительной сети насосной станции, оборудования и прокладка кабеля. Анализ опасности электроустановок.
курсовая работа [232,3 K], добавлен 07.06.2014Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.
курсовая работа [789,0 K], добавлен 20.02.2015Предохранительные сбросные клапаны на газопроводах для автоматического сброса газа в случае кратковременного повышения давления сверх установленного. Плотность газа в рабочих условиях. Определение необходимого сечения предохранительного клапана.
презентация [507,6 K], добавлен 14.12.2014Определение расчетных характеристик используемого природного газа. Выбор системы газоснабжения города. Пример гидравлического расчета распределительных городских газовых сетей среднего давления. Определение расчетных расходов газа жилыми зданиями.
курсовая работа [134,4 K], добавлен 19.04.2014Рост потребления газа в городах. Определение низшей теплоты сгорания и плотности газа, численности населения. Расчет годового потребления газа. Потребление газа коммунальными и общественными предприятиями. Размещение газорегуляторных пунктов и установок.
курсовая работа [878,9 K], добавлен 28.12.2011Гидростатическое давление в сосуде. Определение траектории движения тела и направления ускорения. Зависимость давления идеального газа от температуры. Зависимость проекции скорости материальной точки от времени. Изобарное охлаждение постоянной массы газа.
задача [250,4 K], добавлен 04.10.2011Применение, устройство и принцип действия приборов для измерения давления: барометр-анероид, жидкостный и металлический манометр. Понятие атмосферного давления. Загадки об атмосферных явлениях. Причины различия в показателях давления с ростом высоты.
презентация [524,5 K], добавлен 08.06.2010Определение низшей теплоты сгорания газа и плотности сгорания газообразного топлива. Расчет годового расхода и режима потребления газа на коммунально-бытовые нужды. Вычисление количества газораспределительных пунктов, подбор регуляторов давления.
курсовая работа [184,6 K], добавлен 21.12.2013Температура газа перед турбиной. Степень повышения давления в компрессоре. Скорость истечения газа из выходного устройства. Выбор типа закрутки. Предварительный выбор удлинения лопатки. Расчет густоты решеток профилей, углов изгиба профиля пера.
курсовая работа [808,4 K], добавлен 28.05.2012Молекулы идеального газа и скорости их движения. Упрyгoe стoлкнoвeниe мoлeкyлы сo стeнкoй. Опрeдeлeниe числа стoлкнoвeний мoлeкyл с плoщадкoй. Распрeдeлeниe мoлeкyл пo скoрoстям. Вывод формул для давления и энергии. Формула энергии идеального газа.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 15.06.2009Годовые расходы газа на отопление, горячее водоснабжение, промышленное потребление. Максимальный часовой расход газа в жилых домах (квартирах). Падение давления в местных сопротивлениях: колено, тройники, запорная арматура. Расчет внутреннего газопровода.
курсовая работа [287,0 K], добавлен 11.11.2014Выбор рабочего давления газопровода. Расчет свойств транспортируемого газа. Плотность газа при стандартных условиях. Определение расстояния между компрессорными станциями и числа компрессорных станций. Расчет суточной производительности газопровода.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.03.2013
