常見氣體的聚類分析

摘要:本文根據常見氣體的熱力學性質(包括標準摩爾生成焓、標準摩爾熵、摩爾定壓熱容)，利用R軟件對氧氣、氮氣、二氧化碳等常見的10種氣體進行了系統聚類分析和動態聚類分析，其中系統聚類法使用了最長距離法、類平均法、重心法和ward法。計算結果表明，相似的結構是物質被分為一類的主要原因。

關鍵詞:熱力學性質;常見氣體;聚類分析

中圖分類號:O659.1 文獻標識碼:A 文章編號:1000-8136(2009)33-0017-02

1背景知識

標準摩爾生成焓是計算化學反應的標準摩爾反應焓的基礎熱數據。在壓力為100 KPa，溫度為298.15 K的標準態下，由最穩定的純態單質生成單位物質的量的某物質的焓變，稱為該物質的標準摩爾生成焓。[1]標準摩爾生成焓用Δf H#61561;符號表示。

熵是熱力學中表征物質狀態的參量之一，通常用符號S表示。熵是描述物質混亂度大小的物理量，可以把任何純凈的完整晶態物質在0 K時的熵值規定為零，把某單位物質的量的純物質在標準態下的熵值稱為標準摩爾熵(Sm#61561;)。[1]

當某一系統由于加給一個微小的熱量δQ而溫度升高dT時，δQ/dT這個量就是熱容。[2]熱容的符號為C。單位物質在恒定壓力的條件下的熱容稱為定壓熱容，用Cp，m表示。

每一種物質都有唯一的ΔfHm#61561;、Sm#61561;和Cp，m與其對應。本文將在這些數據的基礎上，對一些常見氣體進行分類，從中找出規律。

2聚類分析

聚類分析是一類將數據研究對象進行分類的統計方法。這一類方法的共同特點是:[3]事先不知道類別的個數與結構;據以進行分析的數據是對象之間的相似性或相異性的數據。……