Газ - Gas


Из Википедии, свободной энциклопедии

Газофазные частицы ( атомы , молекулы или ионы ) свободно передвигаться в отсутствие приложенного электрического поля .

Газ является одним из четырех основных состояний материи (другие твердые , жидкости и плазмы ). Чистый газ может состоять из отдельных атомов (например, благородный газ , как неон ), элементарные молекулы, состоящие из одного вида атомов (например , кислорода ), или сложные молекулы, состоящие из различных атомов (например , углекислого газа ). Газовая смесь будет содержать множество чистых газов так же, как воздух . Что отличает газа от жидкостей и твердых веществ является огромным разделением отдельных частиц газа. Такое разделение обычно делает бесцветный газ , невидимый для человеческого наблюдателя. Взаимодействие частиц газа в присутствии электрических и гравитационных полей, считается незначительным, как показано постоянными векторами скорости в изображении.

Газообразное состояние вещества находится между жидкими и плазменными состояниями, последний из которых обеспечивает верхнюю границу температуры для газов. Ограничительная нижний конец температурной шкалы лежат дегенеративные квантовых газов , которые приобретают все большее внимание. Высокая плотность атомных газов супер охлаждает до невероятно низких температур классифицируется по их статистическому поведению либо как бозе - газ или газа Ферми . Для полного списка этих экзотических состояний материи увидеть список состояний материи .

Elemental газа

Только химические элементы , которые являются стабильными двухатомными гомоядерными молекулами при STP являются водород2 ), азот (N 2 ), кислород (O 2 ), и два галогены : фтор (F 2 ) и хлор (Cl 2 ). Когда группируются вместе с одноатомных благородных газов - гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn) - эти газы называются "элементарные газы".

Этимология

Слово газ был впервые использован в начале 17-го века фламандского химик Гельмонт . Он выделил углекислый газ , первый известный газ иной , чем воздух. Слово Ван Гельмонт , по - видимому, были просто фонетическая транскрипция древнегреческого слова χάος Хаоса - в г на голландском быть произносятся как ч в «Лохе» (глухой велярные щелевой, IPA | х]) - в этом случае Ван Гельмонт был просто после установленное алхимическое использование первым засвидетельствовано в работах Парацельса . Согласно терминологии Парацельса, хаос имел в виду что - то вроде «ультра-разреженной воды».

Альтернативная история в том , что слово Ван Гельмонт повреждено из gahst (или Geist ), означающее привидение или дух. Это потому , что некоторые газы предложили сверхъестественное происхождение, например, от их способности вызывать смерть, тушение пламени, а также происходить в «шахтах, донные скважин, погостов и других глухих мест». В отличие от франко-американский историк Жак Barzun предположил , что Ван Гельмонт позаимствовал слово из немецкого Gäscht , что означает пену в результате брожения.

Физические характеристики

Дрейфующие дымовые частицы обеспечивают ключи к движению окружающего газа.

Поскольку большинство газов трудно наблюдать непосредственно, они описаны посредством использования четырех физических свойств или макроскопических характеристик: давление , объем , число частиц (химики группы их по моль ) и температуры. Эти четыре характеристики неоднократно наблюдали ученые , такие как Роберт Бойл , Жак Чарльз , Джон Дальтон , Джозеф Гей-Люссака и Амедео Авогадро для различных газов в различных условиях. Их подробные исследования в конечном счете , привело к математической взаимосвязи между этими свойствами , выраженными идеального газа (см упрощенных моделей ниже).

Частицы газа широко отделены друг от друга, и , следовательно, имеют более слабые межмолекулярные связи , чем жидкостей или твердых веществ. Эти межмолекулярные силы в результате электростатических взаимодействий между частицами газа. Как заряженные площади различных частиц газа отталкивается, а противоположно заряженные области различных частиц газа притягиваются друг к другу; газа , которые содержат постоянно заряженные ионы известна как плазмы . Газообразные соединения с полярными ковалентными связями содержит постоянный дисбаланс заряда и поэтому опыт относительно сильные межмолекулярные силы, хотя молекула в то время как суммарный заряд соединения , остается нейтральным. Переходные, случайным образом индуцированные заряды существуют по неполярных ковалентными связями молекул и электростатических взаимодействий , вызванных ими упоминаются как Ван - дер - Ваальса . Взаимодействие этих межмолекулярных сил изменяется в пределах вещества , которое определяет многие из физических свойств , уникальных для каждого газа. Сравнение точек кипения для соединений , образованных ионных и ковалентных связей приводит нас к такому выводу. Дрейфующая частица дыма в изображении дает некоторое представление о поведении газа низкого давления.

По сравнению с другими состояниями вещества, газа имеет низкую плотность и вязкость . Давление и температура влияют на частицы в пределах определенного объема. Это изменение в разделении частиц и скорости называют сжимаемости . Это разделение элементарных частиц и влияет на величину оптических свойств газов, можно найти в следующем списке показателей преломления . Наконец, частицы газа раздвинуты или диффузный для того , чтобы равномерно распределить себя в течение любого контейнера.

макроскопический

Shuttle образность повторного входа в фазу

При наблюдении газа, это характерно для задания отсчета или длиной шкалы . Больше масштаба длины соответствует макроскопической или глобальной точке зрения газа. Этот регион (упоминается как объем) должен быть достаточным по размеру , чтобы содержать большую выборку частиц газа. Полученный статистический анализ этого размера выборки производит «среднее» поведение (т.е. скорости, температура или давление) все частицы газа в регионе. В противоположность этому , меньший масштаб длины соответствует микроскопической или частиц точки зрения.

Макроскопически, газовые характеристики , измеренные либо с точки зрения газа самих частиц (скорость, давление, температура или температура) или их окружение ( по объему). Например, Роберт Бойль изучал пневматическую химию для небольшой части своей карьеры. Один из его экспериментов , связанных с макроскопических свойств давления и объема газа. Его эксперимент использовал J-трубку манометр , который выглядит как пробирка в форме буквы J. Boyle , захваченной в инертный газ в закрытом конце пробирка с колонной ртути , тем самым делая число частиц и температуры постоянная. Он наблюдал , что , когда давление увеличивало в газе, путь добавления большего количества ртути в колонну, захваченный газ объем снизился (это известно как обратная связь). Кроме того, когда Бойл умноженного на давление и объем каждого наблюдения, продукт был постоянным. Эти отношения проводятся для каждого газа, Бойл наблюдаемые , ведущие к закону, (PV = к), названный в честь его работы в этой области.

Есть множество математических инструментов , доступных для анализа свойств газов. Как газа подвергается воздействию экстремальных условий, эти инструменты становятся все более сложными, из уравнений Эйлера для невязкого потока к уравнениям Навьего-Стокс , которые полностью учитывают для вязких эффектов. Эти уравнения адаптированы к условиям системы газового вопроса. Лабораторное оборудование Бойля позволило использовать алгебру , чтобы получить его аналитические результаты. Его результаты стали возможными потому , что он изучает газы в относительно низких ситуаций давления , где они вели себя в «идеальной» манере. Эти идеальные отношения относятся к расчетам безопасности для различных условий полета на используемых материалах. Высокотехнологичное оборудование используется сегодня , было разработано , чтобы помочь нам безопасно исследовать более экзотические операционные среды , где газы больше не ведут себя в «идеальной» манере. Эта передовая математика, включая статистику и многовариантное исчисление , делает возможным решение таких сложные динамические ситуаций , как спускаемые космический аппарат. Пример может служить анализом космического челнока спускаемого на фото , чтобы обеспечить свойство материала при этом условии нагрузки является подходящим. В этом нет режима полета, газ больше не ведет себя идеально.

давление

Символ , используемый для представления давления в уравнениях является «р» или «Р» с СИ единиц паскаль .

При описании контейнера газа, термин давление (или абсолютное давление) относится к средним силам на единицу площади , что газ оказывает на поверхности контейнера. В пределах этого объема, иногда легче визуализировать частицы газа движется по прямой линии , пока они не сталкиваются с контейнером (см схему в верхней части статьи). Сила , сообщаемая частицы газа в контейнер во время этого столкновения является изменение импульса частицы. Во время столкновения только нормальная составляющая скорости изменяется. Частица путешествия параллельно стене , не меняет свой импульс. Таким образом, средняя сила на поверхности должна быть среднее изменение импульса от всех этих столкновений частиц газа.

Давление является суммой всех нормальных составляющих силы , действующих со стороны частиц , воздействующих стенки контейнера , деленный на площадь поверхности стены.

температура

Воздушный шар сжимается после погружения в жидком азоте

Символ , используемый для представления температуры в уравнениях Т с СИ единиц Кельвина .

Скорость частицы газа пропорциональна его абсолютной температуре . Объем воздушного шара в видео сжимается , когда захваченные частицы газа замедляют с добавлением очень холодного азотом. Температура любой физической системы связана с движениями частиц (молекул и атомов) , которые составляют [газа] системы. В статистической механике , температура является мерой средней кинетической энергии , запасенной в частице. Способы хранения этой энергии продиктованы степенями свободы самой частицы ( моды энергии ). Кинетическая энергия добавляется ( эндотермической процесс) с частицами газа путем столкновений производит линейные, вращательное и колебательное движение. В противоположность этому , молекула в твердом теле может только увеличить свои колебательные моды с добавлением тепла , как решетка кристаллическая структура предотвращает как линейные , так и вращательные движения. Эти молекулы нагретого газа имеют больший диапазон скоростей , который постоянно изменяется из - за постоянные столкновения с другими частицами. Диапазон скоростей может быть описана распределением Максвелла-Больцмана . Использование этого распределения предполагает идеальные газы вблизи термодинамического равновесия для системы частиц рассматривается.

удельный объем

Символ , используемый для представления удельного объема в уравнениях «V» с СИ единицами кубических метров на килограмм.

Символ , используемый для представления объема в уравнениях является «V» с единицами СИ кубических метров.

При проведении термодинамического анализа, это характерно говорить о интенсивных и экстенсивных свойств . Свойства , которые зависят от количества газа (либо по массе или объему) называются обширными свойства, в то время как свойства , которые не зависят от количества газа , называются интенсивными свойства. Удельный объем является примером интенсивной собственности , потому что это отношение объема , занимаемого единицу массы газа , который идентичен по всей системе в равновесии. 1000 атомов газовой занимают то же пространство, что и любые другие 1000 атомов для любой заданной температуры и давления. Эта концепция легче визуализировать для твердых веществ , таких как железо , которые несжимаемы по сравнению с газами. Поскольку газ заполняет любой контейнер , в котором он размещен, объем является обширной собственностью .

плотность

Символ , используемый для представления плотности в уравнениях ρ (Rho) с единицами СОВ килограмм на кубический метр. Этот термин является взаимным удельным объемом.

Так как молекулы газа могут свободно перемещаться внутри контейнера, их масса обычно характеризуется плотностью . Плотность представляет собой количество массы на единицу объема вещества, или обратный удельного объема. Для газов, плотность может изменяться в широком диапазоне , потому что частицы могут свободно перемещаться ближе друг к другу , когда сдерживается давлением или объема. Это изменение плотности называется сжимаемостью . Как давление и температура, плотность является переменным состоянием газа и изменение плотности в ходе любого процесса регулируются законами термодинамики. Для статического газа , плотность такой же в течение всего контейнера. Поэтому плотность является скалярной величиной . Это может быть показано кинетической теории , что плотность обратно пропорциональна размеру контейнера , в котором неподвижная масса газа ограничена. В этом случае фиксированной массы, плотность уменьшается по мере увеличения объема.

микроскопический

Если бы можно было наблюдать газ под мощным микроскопом, можно было бы увидеть коллекцию частиц (молекулы, атомы, ионы, электроны и т.д.) без какой - либо определенной формы или объема , которые находятся в более или менее случайном движении. Эти нейтральные частицы газа изменить направление только тогда , когда они сталкиваются с другой частицей или со сторонами контейнера. В идеальном газе, эти столкновения совершенно эластичные. Эта частица или микроскопический вид газа описываются Кинетическим-молекулярной теорией . Предположения позади этой теории можно найти в разделе постулаты кинетической теории .

Кинетическая теория

Кинетическая теория дает представление о макроскопических свойствах газов, рассматривая их молекулярный состав и движение. Начиная с определения импульса и кинетической энергии , можно использовать закон сохранения импульса и геометрических соотношений куба связать макроскопические свойства системы температуры и давления на микроскопическом свойство кинетической энергии на одну молекулу. Теория обеспечивает усредненные значения для этих двух свойств.

Теория также объясняет , как система реагирует газ изменится. Так , например, в качестве газа нагревается от абсолютного нуля, когда он (в теории) совершенно неподвижно, его внутренняя энергия (температура) увеличивается. Как газ нагревается, частицы ускорить и его температура повышается. Это приводит к большому числу столкновений с контейнером в расчете на единицу времени из - за более высокие скорости частиц , связанных с повышенными температурами. Давление возрастает пропорционально числу столкновений в единицу времени.

Броуновское движение

Случайное движение частиц газа приводит к диффузии .

Броуновское движение представляет собой математическая модель , используемая для описания случайного движения частиц , взвешенных в жидкости. Анимации частиц газа, используя розовые и зеленые частицы, иллюстрирует то, как это поведение приводит к растягивающимся газам ( энтропия ). Эти события также описывается теорией частиц .

Так как на пределе (или за ее пределами) современной технологии для наблюдения отдельных частиц газа (атомов или молекул), только теоретические расчеты дают советы о том, как они двигаются, но их движение отличается от броуновского движения, так как броуновское движение предполагает плавное торможение из-за к силе трения многих молекул газа, перемежается насильственными столкновениями молекулы индивидуальные (или несколько) газа (ов) с частицей. Частиц (как правило, состоящие из миллионов или миллиардов атомов), таким образом, двигается в зазубренном конечно, но не настолько зазубренный как и следовало ожидать, если была исследована индивидуальная молекула газа.

Межмолекулярные силы

Когда газы сжимаются, межмолекулярные силы, как показанные здесь начинают играть более активную роль.

Как обсуждалось ранее, мгновенные достопримечательности (или отталкивание между частицами) оказывают влияние на газовой динамики . В физической химии , имя , данное этих межмолекулярных сил Ван - дер - Ваальса . Эти силы играют ключевую роль в определении физических свойств газа , такие как вязкость и скорость потока (см Физические характеристики раздел). Игнорирование этих сил в определенных условиях позволяет реальный газ следует рассматривать как идеальный газ . Это предположение позволяет использовать законов идеальных газов , что значительно упрощает расчеты.

Правильное использование этих газовых отношений требует кинетической молекулярной теории (КМТ). Когда частицы газа испытывают межмолекулярные силы они постепенно влияют друг на друга , как расстояние между ними уменьшается (модель водородной связи иллюстрирует один пример). В отсутствие какого - либо заряда, в какой - то момент , когда расстояние между частицами газа значительно снижается , они больше не могут избежать столкновений между собой при нормальных температурах газа. Другой случай для увеличения столкновений между частицами газа будет включать в себя фиксированный объем газа, который при нагревании содержал бы очень быстрые частицы. Это означает , что эти идеальные формулы дают приемлемые результаты для очень высокого давления (сжимаемого) или высокой температуры (ионизированных) условий , за исключением. Все эти освобожденные позволяют условия передачи энергии происходят в газовой системе. Отсутствие этих внутренних переводов является то , что упоминается как идеальные условия , в которых обмен энергии происходит только на границах системы. Реальные газы испытывают некоторые из этих столкновений и межмолекулярных сил. Когда эти столкновения статистически ничтожны (несжимаема), результаты этих идеальных уравнений еще смысл. Если частицы газа сжимаются в непосредственную близость они ведут себя скорее как жидкость (см гидродинамики ).

Упрощенные модели

Уравнение состояния (для газов) представляет собой математическую модель , используемая для описания примерно или предсказать государственные свойства газа. В настоящее время не существует единого уравнения состояния , которое точно предсказывает свойства всех газов при любых условиях. Таким образом, количество гораздо более точных уравнений состояния были разработаны для газов в определенных диапазонах температуры и давления. В «модели газа», которые наиболее широко обсуждаемая «идеальный газ», «идеальный газ» и «реальный газ». Каждая из этих моделей имеет свой собственный набор предположений , чтобы облегчить анализ данной термодинамической системы. Каждая последующая модель расширяет температурный диапазон охвата , к которой она применяется.

Идеальные и совершенные модели газа

Уравнение состояния идеального или совершенного газа является закон идеального газа и читает

где Р представляет собой давление, V представляет собой объем, п является количество газа (в единицах моль), R является универсальная газовая постоянная , 8,314 Дж / (моль К), и Т представляет собой температуру. Письменный таким образом, это иногда называют «версию аптечной», так как он подчеркивает число молекул п . Она также может быть записана в виде

где удельная газовая постоянная для конкретного газа, в единицах Дж / (кг К), а ρ = M / V является плотность. Это обозначение версия «газовая dynamicist в», который является более практичным при моделировании газовых потоков , связанных с ускорением без химических реакций.

Закон идеального газа не сделать предположение о теплоемкости газа. В самом общем случае, удельная теплоемкость является функцией температуры и давления. Если давление зависимость пренебречь (и , возможно , температурная зависимость а) в конкретном приложении, иногда газ называется идеальным газ , хотя точные предположения могут варьироваться в зависимости от автора и / или области науки.

Для идеального газа, закон идеального газа применяется без ограничений по удельной теплоемкости. Идеальный газ представляет собой упрощенный «реальный газ» с предположением , что коэффициент сжимаемости Z устанавливается в 1 , означающие , что это пневматическое отношение остается постоянным. Коэффициент сжимаемости одного требует также четыре переменных состояния следовать идеальному газ .

Это приближение является более подходящим для применения в технике , хотя более простые модели могут быть использованы для получения «шарикового парк» диапазона, где реальное решение должно лежать. Пример , где «приближение идеального газа» будет лучшим выбором будет внутри камеры сгорания в виде реактивного двигателя . Он также может быть полезно иметь элементарные реакции и химические диссоциации для расчета выбросов .

Реальный газ

21 апреля 1990 извержения горы Редут , на Аляске, иллюстрирующее реальные газы не в термодинамическом равновесии.

Каждый из условий , перечисленных ниже , добавляет к сложности решения этой проблемы в. Поскольку плотность газа возрастает с повышением давления, межмолекулярные силы играют более существенную роль в поведении газа , что приводит к идеальному газу больше не предоставляя «разумные» результаты. На верхнем конце диапазонов температур двигателя (например , секции камеры сгорания - 1300 К), сложные частицы топлива поглощают внутреннюю энергию посредством поворотов и вибраций , которые вызывают их удельные теплоемкости , чтобы отличаться от двухатомных молекул и благородных газов. При более чем в два раза этой температуре, электронного возбуждения и диссоциации частиц газа начинает происходить в результате чего давление , чтобы приспособиться к большему числу частиц (переход от газа к плазме ). Наконец, все термодинамических процессы были предположительно для описания однородных газов, скорость изменяется в соответствии с фиксированным распределением. Используя неравновесную ситуацию следует , поле потока должно характеризоваться каким - либо способом , чтобы позволить решение. Одним из первых попыток расширить границы идеального газа должны был включать покрытие для различных термодинамических процессов , регулируя уравнение для чтения Pv п = константы , а затем изменяющий п с помощью различных значений , таких как определенное соотношение тепла , гамма .

Эффекты реального газа включают те изменения , внесенные для учета более широкого круга поведения газа:

Для большинства приложений, например подробный анализ является чрезмерным. Примеры , где эффекты реального газа будет иметь существенное влияние будут на Space Shuttle повторного входе , где чрезвычайно высокие температуры и давления присутствовали или газы , образующихся в ходе геологических событий , как в образе 1990 извержения Редает .

Исторический синтез

закон Бойля-Мариотта

Оборудование Бойля

Закон Бойля был , пожалуй, первым выражением уравнения состояния. В 1662 году Роберт Бойл провел серию экспериментов , использующих в J-образной стеклянную трубку, которая была запечатанной на одном конце. Ртуть была добавлена в пробирку, пушной фиксированное количество воздуха в коротком, запечатанном конце трубки. Тогда объем газа был тщательно измерен в качестве дополнительного ртуть добавляли в пробирку. Давление газа может быть определенно как разность между уровнем ртути в коротком конце трубки , и что в длинном, открытом конце. Изображение оборудования Бойля показывает некоторые из экзотических инструментов , используемых Бойл во время его изучения газов.

С помощью этих экспериментов, Бойл отметил , что давление , оказываемое газом выдерживает при постоянной температуре изменяется обратно пропорционально объемом газа. Например, если уменьшается в два раза объем, давление в два раза; и если объем удваивается, давление уменьшается вдвое. Учитывая обратную зависимость между давлением и объемом, продуктом давления ( Р ) и объемом ( V ) является константой ( к ) для данной массы газа ограниченного до тех пор , пока температура постоянна. Заявленный как формула, таким образом , является:

Так как до , так и после того, как объемы и давления фиксированного количества газа, где до и после температуры одинаковы и равны константа к , они могут быть связаны соотношением:

Закон Чарльза

В 1787 году французский физик и шар Пионер, Жак Чарльз , обнаружил , что кислород, азот, водород, углекислый газ и воздух расширяться до той же степени , по сравнению с аналогичным интервалом 80 кельвин. Он отметил , что для идеального газа при постоянном давлении, объем прямо пропорционален его температуре:

Гей-Люссак закон

В 1802 году Гей-Люссак опубликовал результаты аналогичных, хотя и более обширных экспериментов. Гей-Люссак приписывают более раннюю работу Чарльза, назвав закон в его честь. Сама Гей-Люссак приписывает закон , описывающее давление, которое он нашел в 1809 году Он утверждает , что давление , оказываемое на боках контейнера , путем идеального газа пропорционален его температуру.

закон Авогадро

В 1811 году Амедео Авогадро подтвердили , что равные объемы чистых газов содержат одинаковое число частиц. Его теория не была общепринятой до 1858 года, когда другой итальянский химик Канниццаро был в состоянии объяснить неидеальные исключения. Для его работы с газами столетие до этого , число , которое носит его имя постоянной Авогадро представляет собой число атомов найденное в 12 грамм элементарного углерода-12 (6,022 × 10 23 моль -1 ). Это специфическое число частиц газа при стандартной температуре и давлении (закон идеального газа) занимает 22,40 литров, который упоминается как молярный объем .

Закон Авогадро гласит , что объем , занимаемый идеального газа пропорциональна числу молей (или молекул) , присутствующих в контейнере. Это приводит к молярного объема газа, который при STP составляет 22,4 дм 3 (или л). Соотношение дается формулой

где п равно числу молей газа (число молекул , деленной на число Авогадро ).

Закон Дальтона

Dalton обозначения «s.

В 1801 году Джон Дальтон опубликовал закон парциальных давлений от его работы с отношения идеального газа: давление смеси , не являющихся химически активных газов равно сумме давлений всех одних составляющих газов. Математически это может быть представлено для п видов , как:

Давление общее = Давление 1 + Давление 2 + ... + Давление п

Образ журнала Дальтон изображает символику он использовал в качестве стенографии для записи пути он следовал. Среди его основных наблюдений журнальных при смешении нереакционноспособные «упругие жидкости» (газы), были следующие:

  • В отличие от жидкостей, более тяжелые газы не дрейфовать на дно при смешивании.
  • Газ идентичность частиц не играет никакой роли в определении конечного давления (они вели себя, как если бы их размер был незначительным).

Специальные темы

сжимаемость

факторы сжимаемости воздуха.

Thermodynamicists использовать этот фактор ( Z ) , чтобы изменить уравнение идеального газа , чтобы учесть эффекты сжимаемости реальных газов. Этот фактор представляет собой отношение фактических к идеальным удельным объемам. Это иногда называют как «выдумка-фактор» или коррекция , чтобы расширить полезный диапазон идеального газа для целей проектирования. Обычно это Z значение очень близко к единице. Коэффициент сжимаемости изображение иллюстрирует , как Z изменяется в диапазоне от очень низких температур.

число Рейнольдса

В механике жидкости, число Рейнольдса отношение инерционных сил ( v s р ) к силам вязкости ( μ / L ). Это одна из наиболее важных безразмерных чисел в гидродинамике и используется, как правило , наряду с другими безразмерными числами, чтобы обеспечить критерий для определения динамического подобия. Таким образом , число Рейнольдса обеспечивает связь между результатами моделирования (дизайн) и фактическими условиями полномасштабных. Он также может быть использован для характеристики потока.

вязкость

Вид со спутником шаблона погоды в окрестностях Робинзон Крузо островов 15 сентября 1999 года, показывает бурный узор облака называется вихревой дорожка

Вязкость, физическое свойство, является мерой того , насколько хорошо соседние молекулы прилипают друг к другу. Сплошные может выдержать усилие сдвига благодаря силе этих липких межмолекулярных сил. Жидкость будет непрерывно деформироваться при воздействии на аналогичную нагрузку. В то время как газ имеет более низкое значение , чем вязкость жидкости, она по - прежнему является наблюдаемым свойством. Если газы не имели вязкости, то они не будут прилипать к поверхности крыла и образуют пограничный слой. Изучение треугольного крыла в шлирене изображения показывает , что частицы газа прилипают друг к другу (см раздел пограничного слоя).

турбулентность

Дельта крыла в аэродинамической трубе. Тень образует как показатели преломления в пределах изменения газа , когда он сжимает на переднем крае этого крыла.

В динамике жидкости, турбулентность или турбулентный поток представляет собой режим течения характеризуется хаотическими, стохастическими изменениями свойств. Это включает в себя низкую диффузию импульса, высокий импульс конвекции, а также быстрое изменение давления и скорости в пространстве и времени. Вид со спутника погоды вокруг острова Робинзона Крузо иллюстрирует один пример.

Пограничный слой

Частицы, в сущности, «прилипнет» к поверхности объекта , движущегося через него. Этот слой частиц называется пограничным слоем . На поверхности объекта, это по существу статический из - за трения поверхности. Объект, с пограничным слоем эффективно новая форма объекта, остальные молекулы «видеть» по мере приближения объекта. Этот пограничный слой может отделяться от поверхности, по существу создавая новую поверхность и полностью изменяя траекторию потока. Классический пример этого является глохнет аэродинамический профиль . Треугольное крыло изображение ясно показывает утолщение пограничного слоя , как течет газ справа налево вдоль передней кромки.

Принцип максимума энтропии

Поскольку общее число степеней свободы стремится к бесконечности, то система будет найдена в макросостоянию , что соответствует самой высокой кратности . Для того чтобы проиллюстрировать этот принцип, наблюдать за температурой кожи металлического стержня замороженного. С помощью теплового изображения температуры кожи, обратите внимание на распределение температуры на поверхности. Это начальное наблюдение температуры представляет собой « микросостояние ». В какой - то момент в будущем, второе наблюдение температуры кожи производит второй микросостояние. Продолжая этот процесс наблюдения, можно произвести серию микросостояний , которые иллюстрируют термическую историю поверхности бара. Характеристика этой исторической серии микросостояний можно, выбрав макросостояние, успешно классифицирует их все в одну группу.

термодинамическое равновесие

Когда передача энергии прекращается из системы, это условие называют термодинамического равновесия. Как правило, это условие означает систему и окружение при той же температуре, так что тепло больше не передает между ними. Это также означает, что внешние силы сбалансированы (объем не меняется), и все химические реакции в системе являются полными. Сроки различны для этих событий, в зависимости от рассматриваемой системы. Контейнер льда позволило плавятся при комнатной температуре занимает несколько часов, в то время как в полупроводниках передача тепла, которое происходит при переходе устройства из включенного состояния в выключенное состояние может быть порядка нескольких наносекунд.

Влияние на государственный суверенитет

Повышенные антропогенные газообразные выбросы уменьшаются государственный суверенитет, потому что государства не могут защитить своих граждан от выбросов других государств, а также влияние этих выбросов.

Смотрите также

Фазовые переходы вещества ()

основной к
твердый жидкость газ плазма
От твердый плавление сублимация
жидкость Замораживание парообразование
газ отложение сгущение Ионизация
плазма рекомбинация

Заметки

Рекомендации

  • Андерсон, Джон Д. (1984). Основы аэродинамики . McGraw-Hill Высшее образование. ISBN  978-0-07-001656-9 .
  • Джон, Джеймс (1984). Динамика газа . Allyn и Bacon. ISBN  978-0-205-08014-4 .
  • McPherson, Уильям; Хендерсон, Уильям (1917). Элементарное изучение химии .

дальнейшее чтение

  • Филип Хилл и Карл Петерсон. Механика и термодинамика Ускорители: Второе издание Addison-Wesley, 1992. ISBN  0-201-14659-2
  • Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Animated Gas Lab . Accessed февраля 2008.
  • Университет штата Джорджия. Гиперфизика . Accessed февраля 2008.
  • Энтони Льюис WordWeb . Accessed февраля 2008.
  • Северо - Западный Мичиган колледж в газообразном состоянии . Accessed февраля 2008.
  • Wikisource Люис, Вивиан Бай; Выпад, Георга (1911). «Газ»  . Энциклопедия Британника . 11 (11 -е изд.). п. 481-493.