類氬流體的物態(tài)方程和氣液一級相變.pdf

1、類氬流體指的是由像氬原子一樣簡單的原子或分子為組成成分的流體系統(tǒng)。隨著實驗技術(shù)的進(jìn)步和大型計算機(jī)的應(yīng)用，類氬流體的氣液一級相變中的物性數(shù)據(jù)已經(jīng)很精確，這些數(shù)據(jù)由一些經(jīng)驗性的物態(tài)方程來描述。對于這些數(shù)據(jù)，尚且沒有理論上的合理解釋。微觀上講，流體的相變起源于組成流體的原子或分子之間的相互作用。從統(tǒng)計力學(xué)的觀點看，相互作用不同意味著系統(tǒng)哈密頓量的不同，進(jìn)而影響到配分函數(shù)的數(shù)值。這樣，建立以相互作用為基礎(chǔ)的統(tǒng)計模型來解釋類氬流體在氣液一級相變中

2、的物性數(shù)據(jù)是統(tǒng)計物理的一個重要工作。 本論文的工作是：在兩體長程相互作用的基礎(chǔ)上，建立類氬流體系統(tǒng)的統(tǒng)計模型，得出類氬流體在氣液一級相變中的物性數(shù)據(jù)理論數(shù)值，并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。首先，在粒子的相互作用上，考慮到熱力學(xué)系統(tǒng)中粒子之間的相互作用不只是存在于兩個粒子之間，發(fā)展了Debye，Keesom和London關(guān)于兩體長程相互作用的工作，論文提出了含溫度因子Ts的勢函數(shù)。通過把含溫度因子的勢函數(shù)應(yīng)用到Eyring統(tǒng)計理論，發(fā)現(xiàn)這

3、樣的勢函數(shù)對于描述類氬流體的性質(zhì)，特別是在解釋其氣液一級相變現(xiàn)象上面非常的成功。同時，鑒于流體系統(tǒng)的物性通常由系統(tǒng)的物態(tài)方程來描述，而硬球性物態(tài)方程在以往的研究中非常成功，針對硬球性物態(tài)方程提出了與vanderWaals結(jié)果不同的吸引項。計算表明這個新的吸引項涵蓋了vanderWaals吸引項，與vanderWaals排斥項結(jié)合后以簡單形式的物態(tài)方程給出了與實驗數(shù)據(jù)一致的氬氣等多種氣體的臨界壓縮因子。在探索上述吸引項所對應(yīng)的相互作用勢函

4、數(shù)過程中，論文提出了類氬流體的平均分布模型。該模型應(yīng)用到Sutherland勢函數(shù)中，得到上面的吸引項；該模型應(yīng)用到Lennard-Jones勢函數(shù)中得到的新結(jié)果對IEM的理論研究和DFT的理論研究有很好的啟示性作用，指出，在DFT理論和IEM中廣泛引用的Lennard-Jones勢可能不是描述兩粒子相互作用的最好的勢函數(shù)。于是，多項式勢函數(shù)得到應(yīng)用，模型給出了著名的維里方程，并給出了潛熱的對應(yīng)態(tài)定律的概念。模型與排斥體積理論的結(jié)合從理