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国内青年破解费曼难题，从分子层面阐释液体蒸发（气液相变）微观过程已有2人参与
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液体蒸发是最常见的气液相变，但人们对蒸发过程中分子如何逃离液体表面的微观过程尚不完全清楚。费曼在他的物理学讲义（第一卷）中写道“求解液体蒸发过程是无比复杂的，原因在于涉及的分子数目非常巨大”。费曼的难题目前只能借助分子动力学模拟，且计算机模拟的结果还不太理想。 近日来自甘肃嘉峪关和湖南长沙的2位青年研究者联合提出了一种气液相变理论，从单个分子角度对液体蒸发过程进行了微观阐释，并实现对近临界蒸发潜热和临界体积的精准预测。相关研究成果近期发表于国际学术期刊《流体相平衡》。 该研究提出了一种全新的液体蒸发微观视角，即分子在蒸发过程中除了受到指向液体的分子间吸引力，还受到一个指向气体的分子“浮力”，该“浮力”源自分子自身体积和周围分子的不均匀碰撞。研究巧妙借鉴中学物理中的阿基米德定律求解了分子“浮力”，通过路径积分变换消去了复杂的分子吸引力，进而解析了液体分子蒸发的全过程，得出了蒸发潜热的通用简洁表达式，使费曼难题可以用普通科学计算器求解。已验证的40余种常见物质在近临界温区都精确遵循该理论。 该研究提出一个尚未被人们发现的气液临界点物理定律（属热力学领域），为进一步研究探索气液相变临界现象提供了理论支点。 研究还修正了范德瓦尔斯对流体压强的微观阐释，提出了气液界面的形成机理，并提出了玻尔兹曼分布的更准确修正形式。 |
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