分子热力学前沿基础研究领域中的新理论7:常沸点下液体摩尔体积理论方程

从液体纯质中的微观粒子间的相互作用力方面考虑,按照作者创立的氩模型理论和有机分子的半金属结构理论中的定理定则,导出液体纯质在正常沸点下的摩尔体积Vb理论方程,给出了理论方程成立的数学证明。经以有机、无机,极性与非极性的36种纯质的实测值检验,平均误差0.47%,推广到31种结构类型128种纯质时,平均误差为0.55%,都在实验容许误差范围之内,比2001年著名文献推荐的最优秀的Vb公式(Tyn-Calus式等等)的精度高5.7倍到10.2倍,仅需知道纯质的结构式和分子量就可精确地计算出Vb来,这是从1915年以来这一科学研究领域中的重大进展与突破。     

精确计算液体纯质的汽化热理论方程

以Clapeyron理论方程为基础,结合流体分子热力学理论提出一个能精确地计算纯质的汽化热的理论方法,经以32种结构类型的有机及无机化合物的208个量热法实测值数据验证,平均误差仅0.94％,误差小于2％的占总数的91％,其精度比最著名的Vetere式高2.倍,比Riedel式及Chen式约高2.5倍。极显著地优于文献中各式,解决了液体汽化热与液态分子间力的函数关系的难题,是相变热计算化学领域中的一个重大进展与突破。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论8:有机分子的半金属结构理论与纯质临界温度理论方程

根据在临界状态时比van derW aals方程更精确的D ieterici方程,解出临界温度Tc和其分子结构参数成反比的函数关系;按照K irchhoff定律导出纯质的Tc理论式;应用有机分子的半金属结构理论中的定理,考虑分子中非定域电子运动的特性对Tc的影响,经用各种结构类型的450个纯质的Tc实测值检验,平均误差仅0.36%,达到实验容许误差范围之内,其精度比国际上著名的Lyderson法,W ilson et al法和Joback法,Constantinou-Gani(C-G)法,Marrero-Pard illo(M-P)法高2.5~10倍。对这样的100多年来未曾有过的优异的普适性,高精度和明晰的物理意义,三方面重大突破的事实俱在。应确认其是很好的填补了国际基础理论研究领域内的空白。     

液体输运现象新理论Ⅰ液体粘度理论方程和2个定理

将张克武气体氩模型理论微分方程加以发展,推广应用到凝聚态物理学前沿基础研究中,导出液体粘度理论方程,并据理论分析引出两个定理。以42类328种无机、有机、极性与非极性纯质1928个实验数据检验,平均误差1.64％,达到实验容许误差范围内。其精度比美国(科学院、工程院)两院著名院士Prausnitz[2001]推荐的最优公式高8倍。在一些情况下,仅需给出熔点和沸点就可准确地从理论上计算出粘度值。解决了过去百年来国际分子物理学中无可靠方法计算液体粘度的科学难题,是百年来工程科技基础理论研究领域中的一个重大突破。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论5:有机分子的半金属结构理论与气体粘度理论方程

分析了国际科技界著名的气体粘度方程的基本不足和缺陷后,应用有机分子的半金属结构理论中的两个定理,以气体粘度的微观机理为基础,提出无机与有机纯质的通用型的气体粘度理论方程,经用极性与非极性包括量子气体在内的32种结构类型128种纯质520个实测值检验,平均误差仅1．20％,其精度比REID,PRAUSNITZ院士推荐的著名公式(CHUNG,LUCAS和REICHEN- BERG等的公式)高2．0-3．5倍,极显著地优于文献中各式。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论6:有机分子的半金属结构理论与临界体积理论方程

根据临界体积这一物理现象反映出的物理规律,应用分子热力学理论模型-有机分子的半金属结构理论和线性代数理论(矩阵论),导出了临界体积理论方程,经用35种结构类型的 318种有机纯质的实测值检验,其平均误差1．25％,达到实验允许误差范围之内。误差小于|± 2．5％|的占总数的87％。本法精度比国际最著名的公式(JOBACK式,LYDERSON式,CONSTANTINOU- GANI[C-G]式,MARRERO-PARDILLO[M-P]式)高2．6倍以上,是临界性质研究领域中的一个重大的进展与突破。     

气体导热率理论方程和两个定理

分析了杰出科学家Maxwell等的理论方程普适性差精确度低的深刻理论根源,是难以消除的严重缺陷。利用氩模型及其微分方程导出气体导热率理论方程,并以逻辑推理建立2个定理。作者方程经用极性与非极性以及量子气体等24种结构类型178种有机与无机纯质802个实验数据验证,平均误差仅1.71％,达到实验允许误差范围内,比科学家公认的非平衡态统计力学上最重大成就之一的Enskog-Chapman理论方程的精度高5倍以上,比Chung式高3.5倍。证明解决了当代化学工程与非平衡态统计力学交叉学科领域内极需解决的科学难题之一,有很大的理论意义和应用价值,是这一领域的重大突破。     

凝聚态物理学基础研究领域中的新理论Ⅰ纯质的分子结构与液体Cp,1理论方程及3个定理

将由氩模型微分方程出发创立的气体不平衡状态理论方程推广应用于凝聚态物理学性质的研究中,导出液体定压热容Cp,1理论方程,并创立3个定理,据此在很多情况下,仅需纯质的熔点Tm,沸点Tb就能准确地计算出Cp,1.是百年来凝聚态物质热容理论研究中的重大突破.公式的精度比2001年Poling教授,Praunitz院士推荐的国际科技界最优公式(含CSP correlation等)高10倍以上,经极性与非极性等42种结构类型289种纯质的1086个实验数据检验,平均误差为0.82%,显著优于前人公式,有重大的理论意义与广泛的应用价值.     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论9:烃类和羧酸的常沸点理论方程

应用分子力学理论揭示出烃类和羧酸等的正常沸点Tb这一物理现象中的物理规律性,从而提出其正常沸点的理论方程,物理意义明确,经用链烃,环烃和羧酸等的298个纯质的实测值验算,平均误差为0.35%,误差≤1%的占总数的98.65%,而本法精度比国际学术界中最优秀的Marrero-Pardillo(M-P)高5.7倍,这是分子热力学和过程科学交叉学科领域基础研究中的一个重大的突破.再次证明氩模型理论对价值重大的工程物性计算化学的发展有很大指导价值.     

气体纯质定压摩尔热容理论方程与三个定理

应用氩模型理论微分方程和气体不平衡状态理论方程导出气体纯质的定压摩尔热容理论式,创立3个定理及一个定则(rule),特别是其中的1个定理:"n值相同的不同结构类型分子中>CH2的热容惯性因子值相等",在提高上述理论方程的理论水平和应用价值两个方面都有很大的作用.在很多情况下,仅须知道熔点Tm和沸点Tb就可快捷地准确预测C0pg.从理论上看,本法物理意义明确,适用范围广泛,优于文献中各式,从精确度看比国际上权威著作中推荐的的经验式高3倍以上.事实证明是一个实质性的进展与突破.     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论3:液体在任一温度下的汽化热理论方程

从分子热力学理论角度出发,阐明在国际科技界享有很高声誉的Watson公式和著名物理化学家Pitzer公式的不足和缺陷后,提出计算液体纯质在任一温度下汽化热的理论方程,经用各种结构类型纯质的1000个实验数据检验,平均误差0.62%,物理意义比较明确,在由近熔点至近临界点的广阔的温度范围适用性好,这三方面的事实证明是相变热研究领域中的重大突破,极显著地优于Reid,Prausnitz等长期推荐的国际相变热计算化学领域中最好的公式例如Watson式、Pitaer式、Riedel式、Vetere式。     

精确计算液体醇在任一温度下的汽化热公式

根据分子热力学理论导出的计算常沸点下的汽化热理论方程,考虑Watson公式的不足之处,提出计算醇类在任一温度下的汽化热的新方程,经用初级,中级、高级醇和环醇等化合物的185个实验数据点检验,平均误差1.12％,极显著优于美国工程院院士John M.Prausnitz教授在其专著中推荐的Watson公式,对化工特别是精细化工设计常用的烷醇,环烷醇而言,本法的精度比在国际科技界获得最广泛应用的Watson式高大约3.5倍。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论11:论有机纯质的微观结构与标准熵

文中指出了著名化学家Benson等方法的不足处,分析了从理论上计算标准熵的微分方程后应用有机分子的半金属结构理论论证提出理论式(2),通过对实验数据的对比研究发现S2098=4.184(K′ 9.504N1),利用矩阵法导出一个很有理论价值的计算标准熵的方程.经用31类不同结构类型的有机纯质(608种)的实测数据检验,平均误差0.59%,显著优于文献中各式.尤其突出的是物理意义明晰,填补了国际物性基础理论研究中的一项空白.     

多高层钢框架立体车库连续化分析

针对多高层钢框架立体车库,推导了车库结构等效抗剪刚度和等效抗弯刚度的计算公式,包括支撑抗剪刚度、框架抗剪刚度和框架抗弯刚度;对车库结构进行了连续化处理,推导了在不同荷载形式作用下结构侧移的计算公式,并与有限元软件ANSYS的分析结果进行了比较.比较结果表明该公式计算误差保持在5%以内,非常精确,而且公式形式简洁,使用方便,为多高层钢框架立体车库的结构选型、构件截面尺寸的确定提供了一个快速有效的初步设计方法.     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论12:论气体定压比热的理论计算法

提出气体不平衡状态方程后,将其移植应用于气体平衡性质的研究,建立气体定压比热理论方程和两个定理;经用各种结构类型的538种气体纯质2398个实验数据检验,平均误差0·38%,显著优于文献中各式,尤其突出的是物理意义明晰,有一定的理论意义与实际应用价值,在基础理论研究中取得重要进展.     

白银市作物生长期降水变化的稳定性分析

利用甘肃白银市4站1957年-2005年49a的降水资料,通过计算方差、变差系数、皮尔森Ⅲ型分布拟合降水保证率、小波分析等方法分析了4～10月降水的空间分布特征和时间变化规律．结果表明：（1）白银市4～10月降水量从北向南增加．南部降水量是北部各县的2倍左右．（2）4～10月降水量的平均年际变化在50～100mm之间,全市大多数地方年际变化在50～60mm之间;（3）4～10月降水量的相对变化在30％以内,靖远、会宁两县比景泰、白银两县降水量稳定;（4）在75％的概率保证下,北部各县的降水在150～180mm之间,南部至少为315mm,除几个较大的干旱年,大多数年份各县的降水偏少量不低于20％,即在正常年景以上;（5）南部降水量显著减少,市北部则变化不大．全市5a左右的年际周期比较明显．     

离散化势函数计算:一种快速分子动力学方法

提出一种快速的分子动力学计算技术——离散化势函数计算方法，使用Lennard-Jones势对微正则系综下多个液态氩原子系统进行了模拟。验证了离散化势函数计算方法的正确性和有效性。发现使用这种计算方法，可使分子动力学计算加快约2．5倍。     

分子热力学前沿基础研究中的新理论13∶论纯质的微观结构与液体表面张力理论计算法

从分析液体表面张力σ的微观机理出发,应用表面层的定性微观图片,阐明液体内部微观粒子与液体表面层的微观粒子同其它微观粒子间的相互作用是不同的。可把液体表面层微观粒子看作介乎于液体性质与气体性质之间的第三相。临界点时,第三相消失,故σ趋近于0,据此预测应能将张克武气体不平衡状态理论方程推广应用于σ的研究,导出液体表面张力理论方程,经用各不同结构类型的极性与非极性纯质268种1482个实验数据检验,平均误差1.40%,且其物理意义明确,仅知Tm,即可精确预测若干结构类型的σ,显著优于前人各式,有较为重要的理论意义和广泛的应用价值。     

评"正常沸点下液体蒸发焓的基团贡献计算法"兼论Benson法在理论上的缺陷和改进途径

阐明发表在2001年<化工学报>第6期的"正常沸点下液体蒸发焓的基团贡献计算法"中的"阻碍因子是液体密度的函数"等理论观点是有片面性的;分析了将van der Waals方程中的a,b两个参数都加以忽略,实际上就已经变为理想气体方程,与该文所谓"用分子热力学方法建立了纯物质的气液平衡的推广van der Waals模型"的提法是矛盾的,该文自报"平均误差为1.39%,优于文献发表的其它方法"经证明并不符合实际.结合已经造成严重局限性的具体事实揭示出国际上著名的Benson基团法在理论上的缺陷,提出应用有机分子半金属结构理论加以改进的若干例证,作为今后基团法发展新方向的先例,也是使基团法经验式发展成为理论式或半理论式的例证.