范德瓦耳斯和他的状态方程!-物理杂志.PDF

物理学史和物理学家 范德瓦耳斯和他的状态方程! 钞曦旭 ! 唐纯青 （陕西师范大学物理学与信息技术学院! 西安! ’ ($$)# ） 摘! 要! ! 在物理学发展史上，范德瓦耳斯对气* 液流体系统做了开创性的研究工作，建立了人类历史上第一个既 能反映气、液各相性质，又能描述相变和临界现象的状态方程+ 范德瓦耳斯的理论成就和研究方法对热力学、统计力 学和低温物理学的发展产生了重要而深远的影响+ 文章系统探讨了范德瓦耳斯方程产生的历史背景、科学意义和局 限性，讨论了范德瓦耳斯的理论和方法对当代物理学的启发意义+ 关键词! ! 范德瓦耳斯，状态方程 !# $% ’() #$ *+) %,-.+/# /0 )..% ,-./ 01203 ! ! 4.56 ,7382918: （!##$%$ ’()*+,* -./ 0. 12-3+. 4$,(.#%) ，5(--.6+ 712-# 8.+9$1*+3) ，:+ ;-. ’ ($$)# ，!(+.- ） 12).3.4 4 ;8 7= 71?@A ?B C7A1D ，E F GH8 I=@ JHHK C1?8==@=I 3I1= ?8 7= B38IHL=8HK C@?C=@1= ?B 7= :H2K1M31I A=L ，=HNK1718: 7= B1@ =M3H1?8 ?B H= O71D7 I=D@1N= 8? ?8KA :H= H8I K1M31I N3 HK? C7H= @H811?8 H8I D@11DHK C7=8?L=8H+ -1 7=?@=1DHK HD71=G=L=8 H8I D1=81B1D L=7?I 7HI C@?B?38I 18BK32 =8D= ?8 7= I=G=K?CL=8 ?B 7=@L?IA8HL1D ，H11DHK L=D7H81D H8I K?O =LC=@H3@= C7A1D+ J= C@==8 H8 ?G=@G1=O ?B 7= GH8 I=@ JHHK =M3H1?8 ，18DK3I18: 1 71?@1DHK NHDP:@?38I H8I D1=81B1D 1:81B1DH8D= H8I I=B12 D1=8DA ，H8I I1D3 1 18BK3=8D= ?8 L?I=@8 C7A1D+ 5%6 7/$)4 4 GH8 I=@ JHHK ，=M3H1?8 ?B H= ! ! 状态方程是描述热力学系统平衡态的独立参量 说的平均场方法，这一方法对铁磁、超导、超流等众 与温度之间的函数关系式，是物理学的一个重要研 多物理系统相变和临界现象的研究，对热力学和统 究内容+ 人类对状态方程的研究可以追溯到很早的 计物理理论的发展产生了重大影响+ 本文详细分析 年代+ 早在 ())# 年和 ()’U 年，英国化学家玻意耳 了范德瓦耳斯方程产生的历史背景，介绍了范德瓦 （V?AK= W ）和法国物理学家马略特（XH@1?= ）就分别 耳斯的研究方法和科学成果，并对其在科学发展中 提出了描述理想气体性质的状态方程+ 两个世纪后， 的历史地位进行了初步探讨+ 范德瓦耳斯在克劳修斯热力学理论的启发下，通过 考虑分子体积和分子间引力的影响，导出了描述实 (! 范德瓦耳斯的生平及科学成就 际气体性质的状态方程，即著名的范德瓦耳斯方程+ 范德瓦耳斯方程在历史上具有莫大的重要性， 范德瓦耳斯（E?7H88= F1I=@1P GH8 I=@ JHHK ）， 它是人类历史上第一个既能描述气、液各相性质，又