范德瓦尔斯氮气的低温热力学性质研究

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1、2009年第3期低温工程NO．32009总第169期CRY0GENICSSumNo．169范德瓦尔斯氮气的低温热力学性质研究刘国跃龚劲涛(绵阳师范学院物理与电子工程学院绵阳621000)摘要：采用热力学方法，根据实验测得的氮气的维里系数，导出了氮气的范德瓦尔斯系数a、b。结果表明，实验方法得到的范德瓦尔斯系数与临界参数(，，p)确定的范德瓦尔斯系数有明显差异，在低温(90K～250K)区，范德瓦尔斯系数随温度改变有显著变化，这些变化对低温氮气的状态方程和热容量等重要热力学性质的影响是显著的。如果不考虑这些变化，可能导致不合理的错误结果。关键词：低温氮气范德瓦尔斯系数低

2、温热力学性质中图分类号：TQ116．1，TB611文献标识码：A文章编号：1000．6516(2009)03—0022-05StudyonthermodynamicspropertiesofVandeWaaisnitrogengasinlowtemperatureLiuGuoyueGongJintao(DepartmentofPhysics＆ElectronicEngineering，MianyangTeacher’sCollege，Mianyang621000，China)Abstract：Basedonthethermodynamicsmethodandusing

3、themeasuredvirialcoeficientsofnitrogengas，VandeWaalscoefficientsaandbofnitrogengaswereobtained．TheresultsshowthatthemeasuredVandeWaalscoeficients(a，b)aredifferentfromtheones(a0，b0)obtainedbyusingcriticalparameters(Vo，T，P。)．Inthetemperatureregion(90K一250K)，thevariationofthemeasuredVandeW

4、aalsCO—eficients(a，b)arenotableastemperatureschanges．Thevariationobviouslyaffectdtheimportantthermo-dynamicspropertiesofnitrogengasinlowtemperature，suchasstateequation，heatcapacityandSOon．Ifthesechangesarenottakenintoaccounttheywillcauseunreasonableorinaccurateresult．Keywords：nitrogenga

5、sinlowtemperature；VandeWaalscoeficients；lowtemperature；thermody—namicsproperties相互作用相对较强，此时的气体行为再用理想气体状1引言态方程来描述必然产生很大误差，采用实际气体的状液氮是产生超导条件需要的低温制剂，低温氮气态方程不可避免。在实际应用中，有各种各样的实际比液氮有更广泛的应用。在精密机械加工、织染技气体状态方程，例如，Redich—Kwong方程及其改进型术、生物制品存储防腐、食品工业等许多方面都与低SRK方程，Beattie—Bridgeman方程及其改进型Be-温氮气的应用有

6、关。低温气体条件下，分子间的nidict．Webb方程，BerthelotEquation(贝特洛方收稿日期：2008—12—31；修订日期：2009-05-06基金项目：四川省教育厅重点科研项目(08ZA164)。作者简介：刘国跃，男，49岁，博士，教授。第3期范德瓦尔斯氮气的低温热力学性质研究23程)，维里方程(或称为昂尼斯方程)和人们已很6-6g{一砖+一·)(5)熟悉的范德瓦尔斯方程等，这些方程中往往存在一些由气体性质决定的系数。式中：b是分子体积的4倍。但是，要想确定范德瓦尔斯方程在实际应用中占有重要地位，一和及高阶系数却非常困难。是相互作用的模型简单，反映

7、分子间相互作用对气体2．2宏观热力学方法的结果状态的影响，可以给予物理意义明确而又简单的理解对实际气体状态最合理的描述，是采用了多级近分析；二是状态方程中只有2个参数，是实际气体状似的级数展开，即含有多个维里系数B、C、D⋯的昂态方程中所含系数最少的方程；三是这2个参数已有尼斯方程。。：明确的确定方法，所以一直是重要的研究对象⋯。P=R(++一·)(6)在实际应用中可以注意到，对低温区的范德瓦尔斯系数的认识还有待深化，范德瓦尔斯系数不是常数，但维里系数有坚实的理论基础，可用统计力学的方如何变化却少有人探讨，相关研究成果也少见报道。法求出各阶维里系数，