基于Helmholtz自由能模型的聚乙烯的完全物态方程

基于Helmholtz自由能建立了聚乙烯的完全物态方程,通过该模型计算获得了聚乙烯的150 GPa压力范围内的冲击Hugoniot关系、冲击波温度-压力关系,计算结果与已有实验结果和分子动力学计算结果均符合较好,表明构建的物态方程对描述聚乙烯离解相变压力150 GPa内的热力学量具有很好的适用性.

基于比热的完全物态方程

在热力学中,一个封闭体系的完全物态方程指由两个状态量为自变量所确定的一种函数关系,由这个关系能够导出所有其他热力学量之间的关系.比如亥姆霍兹自由能F表示为体系的比体积v和温度T的函数F(v,T)时,就是这种完全物态方程.但是这种完全物态方程至今没有实际计算的表达式.我们以等温压强函数pT(v)和建立在德拜模型基础上的定容比热函数Cv(v,T)为基础,建立了一个有具体函数表达式的完全物态方程.用这种完全物态方程对几种固体金属材料进行了实际计算,所导出的热力学状态量和物性参数,与实验测量能够比较好地符合.这种完全物态方程在高温高压物理领域具有一定的应用价值.

Grüneisenγ通用函数及完全物态方程

在分析Grüneisenγ近似函数的适用范围和热力学γ高压演化特性的基础上,根据Grüneisenγ系数的物理性质和变化特点,利用数学分析的方法建立了Grüneisenγ通用函数γn(v).将γn(v)代入热力学函数γ(v,T),γ(v,T)即成为全压力区连续可导的函数,并由γ(v,T)直接导出了等熵温度函数TS(v);再根据等熵温度与Hügoniot温度的函数关系获得了Hügoniot温度方程的解析函数TH(v),从而使Hügoniot方程成为完全物态方程.对几种金属做了检验,由等温方程推算Hügoniot方程,或者由Hügoniot方程推算等温方程,其结果都与实验符合得很好.