简单流体的物态方程、气液共存系统及临界性质

论文摘要

流体的物态方程及相变理论的研究已有一百多年的历史,此领域至今仍较为活跃。各种理论随着实验技术的发展及认识的深入相继出现,这使人们对此领域的理解亦逐步加深。但存在问题仍然较多。例如:根据实验结果,人们已经找到了较合理的经验物态方程,但是从统计物理出发却一直未能得出类似的结果;一级、二级相变的产生机制及伴随现象也没有令人满意的解释。问题的解决有待于进一步的探索。 本文分三章深入研究了该领域部分问题,在原有理论基础上提出了相应的发展及一定的补充。第一章从经验物态方程和统计物理中的物态方程两方面对已有的物态方程理论作了回顾,并在此基础上得到了统计物理中的一个新物态方程,该方程保留了vdW方程形式简单、可化成对应态形式的优点,且能更好的预测相平衡曲线与饱和蒸气压数值,表明其具有一定理论及应用价值。第二章中探讨了伴随一级相变的常见体系—气液共存体系。总结了该体系的描述方法:热力学—Maxwell等面积法则;统计物理学—Yang-Lee相变理论。指出Yang-Lee理论的局限性（仅适用于满足热力学极限条件的体系）,并提出了用统计物理描述该体系的新方法,使统计物理对一级相变的描述理论更为完备。第三章讨论二级相变。给出了二级相变中出现的规律及各种阐述二级相变的方法。结合实验分析,我们找到了由热力学得到标度律（即标度等式）的方法,较已有的由热力学得到标度不等式的结果更前进一步,此结果表明标度关系有深刻的物理根源,预示着由热力学出发得出临界现象的解释的可能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 物态方程的探讨
• 1.1 经验物态方程
• 1.1.1 立方型态方程
• 1.1.1.1 参数的温度依赖性
• 1.1.1.2 压强体积关系的函数形式
• 1.1.2 基于广义vdW理论的态方程
• 1.2 统计物理中的物态方程
• 1.2.1 理想气体
• 1.2.2 Mayer集团展开
• 1.2.3 Eyring理论
• 1.2.4 平均分布方法
• 1.3 新的物态方程
• 2 气液共存系统研究
• 2.1 热力学方法
• 2.2 统计物理解释
• 2.2.1 热力学极限下的体系—Yang-Lee相变理论
• 2.2.2 有限系统的共存状态描述
• 3 临界性质
• 3.1 临界指数、涨落与关联
• 3.2 平均场理论
• 3.3 统计模型
• 3.4 标度律
• 3.4.1 Widom的标度理论
• 3.4.2 Fisher标度律
• 3.4.3 Kadanoff的标度理论
• 3.4.4热力学的直接结果
• 3.5 重正化群理论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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