声弛豫过程影响下的气体平衡态热容合成方法及其在气体检测中的应用

作     者：张克声 张向群 邵芳 ZHANG Kesheng;ZHANG Xiangqun;SHAO Fang

作者机构：贵州理工学院电气与信息工程学院贵阳550003 华中科技大学电子信息与通信学院武汉430074 贵州理工学院机械工程学院贵阳550003 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2020年第45卷第3期

页      面：394-403页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070206[理学-声学] 070302[理学-分析化学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61461008,61571201,11764007,51465009) 国家留学基金项目(201708525058) 贵州省科学技术基金项目(黔科合J字2065) 河南省高等学校重点科研项目计划(15A510037) 贵州理工学院高层次人才引进项目(XJGC20140601)资助 

主　　题：弛豫过程 吸收系数 气体分子 背景气体 摩尔分数 平衡态 混合气体 合成方法 气体检测 

摘      要：声扰动形成的分子振动弛豫过程使得气体热容成为依赖于声频率的有效热容,导致随频率变化的声速频散和声弛豫吸收。本文基于单弛豫过程合成算法,提出一种基于两频点声速和声吸收测量值的气体平衡态热容合成方法。该方法两个测量声频点只需在声弛豫吸收显著的频率范围即可分别合成可激发气体分子内外自由度热容,并有效消除声弛豫过程对气体平衡态热容测量结果的影响。对于室温下由CO2、CH4、Cl2、N2和O2组成的多种气体,合成的气体热容值与基于Planck-Einstein公式的热力学理论计算结果相符,相比实验数据最大相对误差为3.51%。合成的转动和振动热容还可应用于气体分子几何结构、振动频率大小和混合气体摩尔分数的检测。