高温气体物理力学
高温气体物理力学
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它既涉及物质的微观结构及其运 动特性，又涉及物质的宏观动力学过程及其变化规律。它同量子力学、统计力学、原子分子物理、气体分子运动论、化学动力学、高速和超高速空气动力学以及计算数学都有密切的关系，主要应用于导弹、卫星或其他航天飞行器再入行星大气，以及核聚变、核爆炸、激光打靶、能源、化工等方面所涉及的各种高温物理、化学现象的研究中。在这些情况下，气体的温度高达几千开到几百万开，并具有下述特点:①除了单个原子、分子间的弹性碰撞外，还发生大量非弹性碰撞，导致各种自由度之间能量和动量的传递，使某些原子、分子处于受激态，甚至产生各种化学反应、离解和电离。②上述过程使常温下的化学均匀气体变成化学不均匀气体，形成分子、原子以及各种正、负离子、电子甚至光子等不同粒子的混合物，气体的组分和浓度与气体所处的具体状态密切相关。③气体的值不再与温度无关，气体的其他性质也都要受到气体状态参量的影响。④气体密度较大时，必须考虑气体粒子间的相互作用。⑤温度特别高时，带电粒子的浓度较大，气体本身的性质除受电场、磁场影响外，还受带电粒子间库仑相互作用的影响。⑥在超高速飞行遇到的高温气体中，还出现气动过程和各种弛豫现象的耦合，即非平衡效应；气动过程和辐射性质的耦合，即辐射气体动力学效应。研究高温下气体大“反常”的性质，是十分困难和复杂的。由于量子力学、量子化学的发展，人们对物质在原子、分子层次上的微观结构及其运动规律已有清楚的了解，因而有可能通过建立适当的理论模型和进行理论计算来求得高温下物质的宏观性质。在这方面，统计力学的建立和发展为高温气体物理力学提供了一个坚实的理论基础。
学科内容
高温气体物理力学当前着重研究以下几个问题：