范德瓦耳斯方程的具体是如何推导出的?请给专业一些的推导步骤.

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/20 12:40:19
具体的数学步骤,要的是范德华方程的具体数学推导,学校里的内网打不开很多网页,请直接回答在这里.

去维基百科搜索“范德瓦耳斯方程”

有推导过程

参考资料1:
荷兰物理学家范德瓦耳斯(Johannes Diderik Van der Waals,1837—1923)改进了气体的状态方程,把分子间的作用力和分子的有限体积放进方程中去。他论证了,分子间距离较远时,它们间必定存在吸引力,这一作用附加到容器壁施加的压强上去。他进一步提供论据,假设附加产生的压强反比于气体比容的平方。还有,由于分子占有体积,它们可利用的空间必须减少,或者说得更明白些,减少的总体积就正比于分子在相互接触时所占有的体积。于是一摩尔真实气体的状态方程变成(p+an2/V2)(V-nb)=RT。 这简单方程包含两个常数,即a和b,对于每一种物质它们可由实验确定。R是普适气体数学。1873 年在博士论文《论气态和液态的连续性》中考虑了分子体积和分子间吸力的影响,推出了著名的物态方程:(p+a/V2)(V-b)=RT 后来人们称之为范德瓦耳斯方程。他还导出了b 是分子体积的4 倍。这个方程不仅能解释安德纽斯的实验结果及J.汤姆生的见解,而且能从常数a、b 值计算出临界参数,这对“永久气体”液化的理论起了指导作用。
参考资料2:
下面以理想气体状态方程为基础,推导范氏方程。若把气体视为由体积无限小、相互之间无作用力的分子组成,这种模型便是理想气体模型,与其相对应的状态方程是:p=kT/V.若抛弃前一个的假设,把组成气体的分子视为有一定大小的刚性球(其半径称为范德瓦尔斯半径),用b 表示这些“球”的体积,上面的方程便改写为:p=kT/(V-b).在这里,每个分子的“占有体积”v 被所谓“排斥体积”v - b 代替,反映了分子在空间中不能重叠。若气体被压缩至体积接近分子体积之和(即分子间空隙v - b 趋向于0),那么其压强将趋于无穷大。下一步,我们考虑原子对之间的引力。引力的存在会使分子的平均亥姆霍兹自由能下降,减少量正比于流体的密度。但压强的大小满足热力学关系...
式中A* 为每个分子的亥姆霍兹自由能。由此得到,引力使压强减小的量正比于1/v²。记该比例常数为a,可得...这便是范氏方程。(注:由于笔者自身水平有限,“。。。”处笔者不会输入,建议参考基维百科。)

综述:范德瓦耳斯方程