题目
[填空题] 纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率(),曲率为()。
[填空题] 纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率(),曲率为()。
题目解答
答案
0;0
解析
临界等温线是纯物质P-V图中温度等于临界温度的等温线。在临界点处,气体和液体的性质完全相同,此时等温线呈现水平拐点。
关键点:
- 斜率对应等温线的$\frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}V}$,拐点处一阶导数为零;
- 曲率与二阶导数相关,拐点处二阶导数也为零,导致曲率整体为零。
临界点的数学条件
在临界温度$T_c$下,范德瓦尔斯方程的等温线满足以下条件:
- 一阶导数为零:$\left. \frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}V} \right|_{V=V_c} = 0$;
- 二阶导数为零:$\left. \frac{\mathrm{d}^2P}{\mathrm{d}V^2} \right|_{V=V_c} = 0$。
曲率的计算
曲率公式为:
$\kappa = \frac{\left| \frac{\mathrm{d}^2P}{\mathrm{d}V^2} \right|}{\left(1 + \left( \frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}V} \right)^2 \right)^{3/2}}.$
在临界点处,$\frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}V}=0$且$\frac{\mathrm{d}^2P}{\mathrm{d}V^2}=0$,代入得$\kappa=0$。