理想气体(范德瓦尔斯方程的实验)用mathcad软件模拟实验报告 (电子科技大学滕保华作业)

大物实验报告

一、实验名称：利用Mathcad对范德瓦尔斯方程进行分析

二、实验内容和目的：学会使用Mathcad，分析范德瓦尔斯理想气体状态方程

三、实验原理：

(1) 研究实际气体性质首先要求得出精确的状态方程式。对实际气体状态方程己作了百余年的研究，得到了许多不同形式的方程。得出状态方程有两种方法：一是直接利用由实验得到的各种热系数数据，按热力学关系组成状态方程。二是从理论分析出发，考虑气体分子运动的行为而对理想气体状态方程引入一些常数加以修正，得出方程的形式，引入常数的值则根据实验数据确定。

(2) 1873年范德瓦尔斯针对理想气体模型的两个假定（分子自身不占有体积；分子之间不存在相互作用力），考虑了分子自身占有的体积和分子间的相互作用力，对理想气体状态方程进行了修正。分子自身占有的体积使其自由活动空间减小，在相同温度下分子撞击容器壁的频率增加，因而压力相应增大。

如果用Vm b表示每摩尔气体分子自由活动的空间，参照理想气体状态方程，气体压力应为p RT。另一方面，分子间的相互吸引力使分子撞击容器壁面的力量减弱，从而使气体Vm b

压力减小。压力减小量与一定体积内撞击器壁的分子数成正比，又与吸引它们的分子数成正比，这两个分子数都与气体的密度成正比。因此，压力减小量应与密度的平方成正比，也就是与摩尔体积的平方成反比，用a表示。可以导出方程 2vm

(p a)(Vm b) RT 2Vm

这就是范德瓦尔斯导出的状态方程式，称为范德瓦尔斯状态方程式。它在理想气体状态方程的基础上又引入两个常数a(m Pa/mol)、 b(m/mol)做范德瓦尔斯常数，对原方程进行修正。

(3) 范德瓦尔斯方程的引出，是从理论分析出发导出气体状态方程的一个典型例子。范德63