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lwb1985

新虫 (小有名气)

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[交流] 实际气体内压强的微观机制或将改写--------从一个基本的力学佯谬说起

范德瓦尔斯方程中的“内压强”（也称为分子间吸引力导致的修正项）可以通俗理解为气体分子间相互吸引对整体压强产生的“抵消效应”。在理想气体模型中，分子被视为无相互作用的质点，压强仅由分子碰撞器壁产生；但在实际气体中，分子间存在吸引力，这种吸引力会使分子在靠近器壁时受到其他分子的“拉拽”，导致它们撞击器壁的力度减小，从而使实际压强比理想气体模型预测的要低。
      但最新的理论提出：范德瓦尔斯内压强并不适用于实际的情形。因为几乎所有的壁面对气体分子都有吸附作用。实际上气体分子在撞击壁面的过程中更可能被固体壁面的吸引力“加速”。如果按照范德瓦尔斯的观点，当壁面对气体有吸附作用（比气体一侧有更强的吸引力）时，内压强反而对压强有正的贡献。这导致了一个佯谬：在同样的气氛中，吸附作用越强的壁面似乎感受到了更大的压强，这无疑是违悖常识的！
      如何解释这样的困惑？
      国内学者近期发表的文章提出，用单位面积壁面两侧物质（如气体层和固体层之间）的相互吸引力代替范德瓦尔斯内压强，就可以得出消除以上佯谬。新的内压强定义适用于气体、液体、固体、甚至气液、固液、气固界面。



   进一步应用：在均匀物质中，新的理论与经典的状态方程一致。但在界面区域，所有经典的状态方程都会失效，需要借助最新理论来分析界面。
   1. 新理论最成功的应用就是解释了气液为什么存在一个很薄的界面，为什么不是1cm厚？而是2nm？
   2.求解了气液界面单个分子的平均受力方程，也就是说，如果知道气液界面的法向密度分布，我们就能求解单个分子的平均受力，无论是单原子分子还是极性分子。这直接绕开了琼斯-伦敦势模型，消除了近似模型带来的误差。
   3.如果知道一个分子在界面各处的平均受力，再进行路径积分，是不是得到一个能量差？这就是蒸发潜热。费恩曼物理中求解的蒸发潜热难题（他认为几乎不可能统计），就这样被解决了。

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