热力学

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翻译样例: 高温高密度氦的物态方程及相互作用势
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长期以来, 氦高温高压实验和理论的研究一直受到凝聚态物理领域界的关注[1~7]. 氦属简单元素, 宇宙丰度较高, 有利于模拟星体的内部结构. 木星的内核边缘H-He流体相的压力达4.5 TPa, 温度约为20000 K, 土星对应的内核边缘流体相的压力约为1 TPa, 温度约为11000 K[3]. 土星和木星的主要成分是氦和氢等轻小物质, 而氦占这两大星体的21%[1]. 将小分子H2, D2, He气体进行压缩也是惯性约束聚变实现核聚变反应的先决条件. 氦原子序数低, 理论计算相对容易; 而且能通过对应态原理, 获得其他物质的热力学特性. 由此可见, 高温高压条件下液氦的物性研究显得很重要.

早在1984年, 美国Livermore国家实验室的Nellis等人[2]利用二级轻气炮作为加载手段, 采取冲击压缩液氦的实验技术途径, 使其冲击压力达到56 GPa (V = 5.87 cm3/mol), 温度达到了21000 K. 高密度液氦在室温条件下也已经被压缩到11.6 GPa[8]. 这些数据为用液体微扰变分统计理论研究物态方程提供了一定的信息, 但在计算二次冲击压缩特性时不能较好地与实验数据吻合[5]. 为此, 揭示各种分子相互作用势的差异, 选择更准确的势函数来计算液氦的高密度特性很有必要.

本文一方面用修正的液体微扰变分统计理论[9], 考虑低温量子力学效应[1], 用不同的相互作用势计算液氦的物态方程; 另一方面, 通过分析各种势函数的差别, 来说明势函数的选择对描述氦原子间多体作用的影响.

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