基于多量子能量交换的有效比热容分解研究

有效比热容是考虑了振动能量弛豫过程的气体热容,它是一个与声频率有关的复数。本文分析了声波在多原子气体中的传播过程,指出正是振动自由度与外自由度较慢的能量交换导致了气体声弛豫过程。应用热力学等相关理论计算了外自由度热容和振动热容等参量,得出了混合气体有效比热容的表达式。在考虑了两个量子与一个量子的能量交换情况下,对有效比热容进行了分解,得出了单一气体成分对总有效比热容的贡献。最后对混合气体O_2-CO_2的有效比热容和声弛豫衰减系数进行了计算。声衰减系数与实验结果符合得较好,表明本文提出的方法是正确的。