分子热运动角度建立凹凸液面饱和蒸气压的物理图像∗
2021-01-27吕睿洋朱立巍杨龙坤赵丽明李志鹏
首都师范大学学报(自然科学版) 2020年6期
关键词:物理
吕睿洋 朱立巍 杨龙坤 赵丽明 李志鹏
(首都师范大学物理系,北京 100048)
0 引 言
热学是物理学的重要组成部分,是以物质的热运动以及热运动与其他运动形态之间的转化规律为研究对象的一门学科[1-3].相对其他物理专业课程,热学特别强调学生对数学和物理图像的建立和理解[4-6].如:基于无相互作用粒子的碰撞模型来理解压强的微观本质;基于刚球模型来理解气体分子的平均自由程及其输运过程.在热学的教学内容中,饱和蒸气压的概念十分重要,涉及压强这一热力学中重要的宏观状态参量,还是气液相变的关键临界点[7-8].建立正确的饱和蒸气压物理图像更是运用气体动理论理解沸点、相变等物理现象的基础.实验中发现饱和蒸气压的大小除了与温度、压强和液体的性质有关[9],还与液面的凹凸有关[10].凸液面上方的饱和蒸气压大于平液面的饱和蒸气压;反之,凹液面的饱和蒸气压小于平液面的饱和蒸气压[11-14].如果气体缺乏凝结核,即使蒸气压大于在该温度下平液面的饱和蒸气压,气体仍无法液化,此时的蒸气称为过饱和蒸气.过饱和蒸气可应用于云室,观察微观粒子的运动轨迹.高能带电粒子从一端射入,在其路径上会形成许多离子凝结核,从而在其路径上形成雾状痕迹.
在生活中,很多物理现象涉及到弯曲液面的饱和蒸汽压[15].如飞机在天空飞过会形成云带,这是由于飞机尾部所喷射出的微粒作为凝结核使空气中……
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