遵从推广的范德瓦尔斯方程的气体热力学性质研究

潘 营 利

(渭南师范学院 数理学院，陕西 渭南 714099)



遵从推广的范德瓦尔斯方程的气体热力学性质研究

潘 营 利

(渭南师范学院 数理学院，陕西 渭南 714099)

摘要：根据热力学理论，讨论了遵从推广的范德瓦尔斯方程气体的热容量之差、焦耳系数及焦耳-汤姆逊系数，应用V→�时遵从推广的范德瓦尔斯方程的气体趋于理想气体，推导出遵从推广的范德瓦尔斯方程气体的自由能F，并由此导出内能U、熵S、焓H和吉布斯函数G，分析发现推广的范德瓦尔斯方程在描述实际气体时更为精确。

关键词：范德瓦尔斯方程；焦耳系数；焦耳-汤姆逊系数；热力学函数

0　引言

1　范德瓦尔斯气体的热容量、焦耳系数和焦耳-汤姆逊系数

由热力学知，定容热容量CV和定压热容量CP以及CP-CV分别为[2]

(1)

(2)

(3)

范德瓦尔斯于1873年提出了范德瓦尔斯气体的状态方程，其形式为

(4)

(5)

将(4)式和(5)式代入(3)式得

(6)

(7)

对于范德瓦尔斯气体，将(4)式代入(7)式得其焦耳系数为

(8)

(9)

对于范德瓦尔斯气体，将(5)式代入(9)式得其焦耳-汤姆逊系数为

(10)

2　遵从推广的范德瓦尔斯方程的气体热容量、焦耳系数和焦耳-汤姆逊系数

所以

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

可以看出，当n=0时，(13)(14)(15)式即过渡为(6)(8)(10)式，即范德瓦尔斯气体的情况。当n≠0时，推广的范德瓦尔斯方程的热容量差CP-CV、焦耳系数λ、焦耳-汤姆逊系数μ都不等于范氏方程的热容量差CP-CV、焦耳系数λ、焦耳-汤姆逊系数μ。

我们知道理想气体反映实际气体在压力趋于0时的极限性质，在一般的温度和压力下，也可以把实际气体近似地当作理想气体。但在高压……