PDF《高压熔化 的 自由体 积理论》

Vd,15,No.

2 June,zO01 C Ⅲ Ⅲ 报皿学姗理删物οF压咖高mΕ闸ⅢC第1s卷第2期 2∞1年 6月 文i编号:10∞ˉ 5773(ztXD1)o⒉ ∞81ˉ 高压熔化的 自由体积理论 陈栋泉 1,李 茂生 1,蔡 灵仓

2 (1,北 京应用物理与计算数学研究所 ,北京10∞ 88;

2.中 物院流体物理研究所 冲击波物理与爆轰物理实验室 ,四 川绵阳 Ω19∞ ) 摘要 :根 据液体的 自由体积理论导 出了高压熔化的积分表达式 .利用熔点处粒子 的 自由体积 与其平均体积之 比很小这一特性 ,给 出了简化 的 自由体积高压熔 化公式 ,简 化公式具有与通常使 用的高压 Ⅱ ndemaIln熔 化公式完全相同的形式 .初步探讨 了hndemam定 律的物理 内涵. 关键词 :熔化 ;

自 由体积理论 ;

hndematln定律中图分类号 :os21+,21 1引言文苁标识码 :A 高压高温下的物质熔化是一种重要的物理现象 ,精 确确定熔化温度是相当困难 的问题. 目前最常用的方法是用 Ⅱ ndemann高压熔化公式来估算熔化温度 . 关于 Ⅱ ndemam公 式的物理 内涵 ,缺 乏详细 的研究 . 自由体积是描述液态物质热力学状 态较好的一种理论 ,作 者于 1981年 利用该理论 ,根 据在熔化 曲线上 自由体积 ‰和在该物质密 度下每个粒子所 占的平均体积之 比yf/y= =∞nst,导 出了一个积分形式的熔化公式.在计 算过程中发现 ,自 由体积 ‰与 7相 比是一个小量 ,鉴 于此 ,又导出了简化 的解析形式熔化公 式.严格的积分公式和简化的解析熔化公式所得的熔化温度十分接近.所以完全可用简化熔 化公式来计算熔化温度. Ⅱ ndemm高 压熔化公式是 由常压物质熔化 hndemann定 律和 Gruneisen系数γ导 出的,如果γ取为 自由体积形式 ,则可以发现这种情况下的 hndemalm高 压熔化公式和本文简化的高 压熔化 自由体积公式完全一样.由此我们认为常用 的Ⅱndenlann高 压熔化公式 的物理涵义可 理解为在熔化曲线上 ,yf/y=厶=ct,n呲.2自由体 积熔化公式的积分表达式当固体受压或受热时 ,有 可能出现熔化.组成液体 的粒子将在平衡位置附近发生较大的 无规运动.基于这种思想 ,想 象液体 中的每个粒子都在最近邻粒子所组成 的晶胞 中运动.运 动的粒子将受到其近邻 、 次近邻和更远距离粒子 的作用 .为了简化 ,在 实际计算 中,可 以把各 级近邻粒子对胞 中粒子运动的影响看作是一种平均效果 ,即胞中粒子是在周 围粒子的平均场 中运动.这样把求解整个液体热力学性质的问题化为求解一个原胞 中粒子运动的问题 ,这种粒子运动空间的大小通常用一个 自由体积大小来表示 . 收稿 日期 :zO00ˉ 1Iˉ∞ ;

怪回日期 :2∞1ˉ0⒈09 基佥项 目 :中 国工程物理研究 院预先研究基金 (zlXn1o3) 作者简 介 :陈栋 泉(19s9― ),男 ,研究 员,学物82 第15卷 定义 自由体积 h ∫ /⒄ :【 ° ll/lrd、 式中:y为 粒子所在原胞 的真 实体 积 .根据 定义 ,‰ 相 当于粒 子 自由运 动 的有效体 积 .温度 越高 、 粒子离开胞 中心运动到 r处 的概率就越 大 ,因 而粒子 具有 的 自由体积 就越 大 .因此 ,利用自由体积 的大小可 以描述 物体从 固态到液态直 到气体 的变化 . 以上积分 中, (r)-・ (0)表 示粒子从胞 中心运动 到离 中心 r处势能的改 变,・ (0)为 粒子 位于原胞 中心时的势能 . 我们假定相互距离为 `的 一对粒子之 间的势能 函数 为￠(r),那 么位 于`j处的j粒子所受 的相互作用为 山(1) ∑￠ 丨-rj| 丿≠j P P% lR扌ˉrj丨=(@%+r:-2@/:cos汐)1刀(3) ol雨@1√5 @1^v彳:;