吉布斯自由能变与平衡常数的关系式中的R指什么?

2025-03-17 19:59:49
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回答1:

吉布斯自由能G是物理化学中非常重要、应用非常广泛的一个热力学状态函数。它的绝对值的大小我们没有办法得知,而其改变量△G却可以通过一定方法进行计算,且△G的计算在一定程度上显得更为重要。因为吉布斯自由能G虽然是在热力学第一定律和第二定律的基础上,在定温定压条件下经过一定的热力学推导而定义的一个热力学状态函数,但并不是只有在定温定压条件下的系统才有吉布斯自由能,也不是只有在定温定压下系统状态发生变化时才有吉布斯自由能变△G,而是在任意条件下,当系统处于一定状态时就有确定的吉布斯自由能G,当系统的状态发生改变时就有吉布斯自由能变△G的存在,无论是简单的状态变化过程,还是复杂的化学变化过程和相变化过程都是如此。我们知道,△G可用于判断定温定压下各种热力学过程自发进行的方向和限度,而在实际过程中常遇到的各种热力学过程往往是在定温定压条件下进行的。因此,虽然热力学判据较多,如熵判据,亥姆霍兹自由能判据等。而吉布斯自由能变△G作为判据更为有利和方便。[2]
单纯状态变化过程中的计算
理想气体定温过程
对于理想气体状态变化,可根据热力学的基本公式dG=-SdT+Vdp ,定温过程dT=0,则有
,积分可得
,即根据此式可直接计算△G,再根据△G的正负来判断过程的自发性。

回答2:

气体摩尔常数。数值是8.314

回答3:

排放冷却是对流冷却的另一种。与再生冷却不同,用于排放冷却的冷却剂对推力室冷却吸热后不进入燃烧室参与燃烧,而是排放出去。直接排放冷却剂会降低推力室比冲,因此需要尽可能减少用于排放冷却的冷却剂流量,同时只在受热相对不严重的喷管出口段采用排放冷却。还有一种是辐射冷却,其热流由燃烧产物传给推力室,再由推力室室壁想周围空间辐射散热。辐射冷却的特点是简单、结构质量小。主要应用于大喷管的延伸段和采用耐高温材料的小推力发动机推力室。在组织推力室内冷却时,是通过在推力室内壁表面建立温度相对较低的液体或气体保护层,以减少传给推力室室壁的热流,降低壁面温度,实现冷却。内冷却主要分为头部组织的内冷却(屏蔽冷却)、膜冷却和发汗冷却三种方法。推力室采用内冷却措施后,由于需要降低保护层的温度,所以燃烧室壁面附近的混合比不同于中心区域的最佳混合比(多数情况下采用富燃料的近壁层),造成混合比沿燃烧室横截面分布不均匀,使燃烧效率有一定程度的降低。膜冷却与屏蔽冷却类似,是通过在内壁面附近建立均匀、稳定的冷却液膜或气膜保护层,对推力室内壁进行冷却,只是用于建立保护层的冷却剂不是喷注器喷入的,而是通过专门的冷却带供入。冷却带一般布置在燃烧室或喷管收敛段的一个横截面上。沿燃烧室长度方向上可以有若干条冷却带。为提高膜的稳定性,冷却剂常常经各冷却带上的缝隙或小孔流入采用发汗冷却时,推力室内壁或部分内壁由多孔材料制成,其孔径为数十微米。多孔材料通常用金属粉末烧结而成,或用金属网压制而成。此情况下,尽可能使材料中的微孔分布均匀,是单位面积上的孔数增多。液体冷却剂渗入内壁,建立起保护膜,使传给壁的热流密度下降。当用于发汗冷却的液体冷却剂流量高于某一临界值,在推力室内壁附近形成的是液膜。当冷却剂流量低于临界值流量时,内壁温度会高于当前压力下的冷却剂沸点,部分或全部冷却剂蒸发,形成气膜。除了以上热防护外,还有其他热防护方法如:烧蚀冷却、隔热冷却、热熔式冷却以及室壁的复合防护等。3 高焓气体发生器热防护方案综合上述方法结合实际情况,便得到高焓气体发生器的热防护方法。高焓气体发生器的燃烧室与液体火箭发动机的不同,省去前面的推力室部分,使得其结构更简单而有效。那么,所涉及到的热防护即为对燃烧室室壁的热防护部分。由于燃料进入燃烧室内迅速分解并放出大量