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[科学探索]范德华方程有物理意义吗? [复制链接]

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离线cllipe
 
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图酷模式  只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2010-08-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
— 本帖被 cllipe 执行提前操作(2019-05-08) —
●李传亮

理想气体的状态方程在描述真实气体时有一定偏差,人们为了消除这种偏差已苦苦探索了好几个世纪,不断对状态方程进行修正,目前已提出的状态方程不下数百个,几乎每一个研究机构或研究个人都可以构造一个出来,但被普遍接受并得到广泛应用的只有少数几个,范德华方程无异是最为成功的一个。范德华方程为

范德华方程通过a和b对理想气体的状态方程进行了修正,它们都有特定的物理意义。

范德华认为,理想气体的分子没有大小,而真实气体的分子都有大小,因此,真实气体的体积需减去气体分子自身所占有的体积,才是理想气体的体积。这就是修正常数b的物理意义。

范德华同时认为,气体分子以吸引力为主,气体内部分子受到的吸引力是均衡的,而气体边界上的分子受到的内向吸引力大于外向吸引力,因此,气体内部的压力(体相压力)大于气体边界上的压力。气体边界上的压力就是气体的实测压力,气体的实测压力加上一个修正值,即为气体的内部压力,也就是理想气体的压力。此即修正常数a的物理意义。



很多人相信了范德华的这个说法,也不断沿着范德华的这个思路对状态方程进行修正。其实,范德华的这个说法是有问题的,甚至可以说是不正确的。当用压力计测量气体的压力时,压力计为固体,其分子密度远大于气体的分子密度,因此,气体边界上的分子受到的外向吸引力远大于气体内部分子之间的吸引力,在固体表面会形成一个高密度气体边界层。



这样说来气体内部的压力会小于气体的边界压力?当然也不会。气体分子在飞向固体表面时,有一个加速过程,而在飞离固体表面时,有一个减速过程;气体边界层的分子密度大,但运动速度慢;气体内部的分子密度小,但运动速度快;气体分子的平均平动动能(温度)并不会有任何变化。



因此,气体的实测边界压力就是气体的内部压力,是不需要进行修正的。但是,范德华首先修正了气体的体积,不修正压力方程就不能平衡,因此,必须找出理由对压力进行修正。气体的分子体积是可以测量的,因此,修正常数b是可以计算或测量的。但是,修正常数a是一个无法估计其大小的参数,只能通过实验数据进行拟合。因此,与其赋予a和b物理意义,还不如把它们当作方程拟合参数更恰当一些。

范德华方程看似具有物理意义,其实,它的实用价值远不如Z因子状态方程,Z因子状态方程为
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离线li25686686
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只看该作者 1楼 发表于: 2010-08-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
精彩!!
离线costa0724
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只看该作者 2楼 发表于: 2010-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
百度一下范先生~
范德华(J.D.vanderwaals1837—1923)荷兰物理学家。青年时代家境贫寒,无力入学读书。在工作之余,刻若钻研,自学成才,1874年他的论文“论液态和气态的连续性”引起了学术界的关注。并获得了莱顿大学的博士学位。经过研究,他认识到如果假定气体分子不占有体积,而且分子之间不存在引力,则可从气体分子运动论得出理想气体的状态方程,但是,这两项假定不符合事实。1881年,他给这个方程引入两个参量,分别表示分子的大小和引力,得出一个更准确的方程即范德华方程。他还研究了毛细作用,对附着力进行了计算。他在研究物质三态(气、液、固)相互转化的条件时,推导出临界点的计算公式,计算结果与实验结果相符。1877—1910年任阿姆斯特丹大学教授。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。原子间和分子间的吸引力被命名为范德华力。1873年他最先假设了这种力,以研究关于真实气体的理论。
看来36岁一般来说是科研的黄金时间确实还是有很多例子证明的:)
问世间囧为何物,直教人雷死相许。
离线laofei
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只看该作者 3楼 发表于: 2010-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
俺是来学习的。
试井解释超级群:37683268,能加的人有限,只有500人,非试井解释人员勿扰,谢谢。
离线a1-414
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只看该作者 4楼 发表于: 2010-08-16 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
浅见:1、范在认为气体边界上的分子受到的内向吸引力大于外向吸引力的时候,隐藏了气体的外边界密度是大于气体密度的,因此也包含压力表的情况;2、PV=nZRT中Z物理意义被解释为同等压力温度条件下,实际气体与理想气体的体积比,这个也是表象,也需要通过实验拟合,其产生的内在原因还需要从状态方程入手,这样才能真正找到Z产生的内因。范德华方程确实存在一定的不足,但目前尚未有一个真正反映气液两相的状态方程,说明我们人类还没认识到其中奥秘。
离线579520
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只看该作者 5楼 发表于: 2010-08-18 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
好好学习多发现
离线苏中良
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只看该作者 6楼 发表于: 2011-03-16 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
瑞利方程才是更准确的方程,目前状态方程的研究主要是集中在如何确定第3、第4等高阶瑞利系数。
离线cy2-dzljj
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只看该作者 7楼 发表于: 2012-03-17 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
第一次听说范德华方程有问题,拜读后,深受启发,谢谢指教。
离线zlzy594
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只看该作者 8楼 发表于: 2012-12-06 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
李老师的文章总是很清晰
离线收音机
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只看该作者 9楼 发表于: 2012-12-06 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
耳目一新啊

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