
【化】 law of corresponding states
對應态律(Corresponding States Law) 是熱力學和流體物理學中的重要原理,描述不同物質在相同對比狀态下表現出相似物理性質的現象。其核心思想是将物質的狀态參數(如溫度、壓力、體積)通過其臨界參數(臨界溫度 (T_c)、臨界壓力 (P_c)、臨界體積 (V_c))進行歸一化處理,得到無量綱的對比參數:
根據對應态律,若兩種物質具有相同的對比溫度 (T_r) 和對比壓力 (P_r),則它們的對比體積 (V_r)(或其他熱力學性質,如壓縮因子 (Z))近似相等。這一規律表明,盡管不同物質的分子結構和絕對性質差異顯著,但在歸一化的對比狀态下,其行為具有普適性。
理論基礎
對應态律源于範德瓦爾斯狀态方程(van der Waals equation),該方程通過臨界參數将物質性質關聯為通用函數形式。例如,壓縮因子 (Z = frac{PV}{RT}) 可表示為對比參數的函數:
$$ Z = f(T_r, P_r) $$
對于簡單流體(如氩、氙),這一函數關系高度統一;對于複雜分子(如極性物質),需引入偏心因子(acentric factor, (omega))修正,即 (Z = f(T_r, P_r, omega))。
工程應用
對應态律的普適性由諾貝爾獎得主約翰·範德瓦爾斯(Johannes van der Waals)于1873年通過狀态方程理論奠基,後由肯尼斯·皮策(Kenneth Pitzer)等學者擴展至複雜流體領域。現代工程手冊(如《Perry’s Chemical Engineers’ Handbook》)及熱力學教材(如《Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics》)均将其列為核心内容,印證其在學術與工業界的雙重權威性。
中文 | 英文 |
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對應态律 | Corresponding States Law |
臨界溫度 | Critical temperature ((T_c)) |
對比壓力 | Reduced pressure ((P_r)) |
壓縮因子 | Compressibility factor ((Z)) |
偏心因子 | Acentric factor ((omega)) |
對應态律(Law of Corresponding States)是物理化學中的一個重要原理,主要用于描述物質在特定條件下的狀态相似性。以下是詳細解釋:
對應态律指出,當不同物質處于相同的對比溫度($T_r$)、對比壓力($p_r$)和對比體積($V_r$)時,它們的物理性質(如壓縮因子)會表現出相似性。這裡的“對比參數”是實際參數與臨界參數的比值,例如: $$ T_r = frac{T}{T_c}, quad p_r = frac{p}{p_c}, quad V_r = frac{V}{V_c} $$ 其中$T_c$、$p_c$、$V_c$分别為臨界溫度、臨界壓力和臨界體積。
該定律的英文為“Law of Corresponding States”,法語譯為“loi des états correspondants”。其核心思想可追溯至19世紀末範德瓦爾斯的研究。
如需更完整的公式推導或應用案例,可參考熱力學教材或專業文獻。
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