2022-2023学年高二物理竞赛课件：实际气体的物态方程

实际气体的物态方程 实际气体的物态方程 单原子经典气体: 相互作用能项的数目: 定义Mayer函数: 当 超过分子力程时: Mayer函数仅在极小的空间范围不为零 只保留第一项: ,相当于理想气体情况; ２ １ Lennard-Jones作用势: 刚球模型 气体温度足够高,有 , 其中: 把 代入 得: Van der Waals’ equation: 一 内能: 二 广义力: 熵: 自由能: 附加讨论: 系统的熵由概率分布决定,其对应微观量可理解为 考虑子系统Ａ和Ｂ组成的复合恒温系统（Ａ＋Ｂ）。 两子系统的能量和微观态数分别满足： 复合恒温系统的配分函数为: 此即配分函数的析因子性. 于是，只要求得各子系统配分函数，就可求得复合系统的热力学性质。以上可推广到多个子系统情况。子系统可以是微弱相互作用的不同粒子群或单个粒子；也可以是同一群粒子或同一粒子耦合十分微弱的不同运动形式（如平动、转动、振动等）。 配分函数的析因子性: 能量涨落: 能量涨落: 系统的能量值与能量平均值的偏差的方均值。 能量相对涨落: 单原子理想气体为例: 对于宏观系统　　　 ，能量的相对涨落可忽略,系统能量与其平均值有显著偏差的概率极小。 （Ｅ） Ｅ O 在正则系综中，几乎所有系统的能量值都在平均值附近。这表明正则系综和微正则系综是等价的。区别在于选取自变量不同的特性函数. $