2020年2月12日版本：

相变是普遍存在于自然界中的一类突变现象，是有序和无序两种倾向的相互作用，是量变转化为质变这一辨证规律的典型表现之一。多种多样的相变现象包括汽-液相变和液体混合物出现有限溶解度的转变等，都与经典的相互作用，如分子之间的范德瓦尔斯力有关。
人们对相变现象的观察和研究由来已久。汉朝初年，我国古人设计了以冰测温的温度计雏形，即预先将冰放置于瓶中，观察冰的消长以判断气温变化。《淮南子•说山训》（汉•刘安）中留下记载：“睹瓶中之冰而知天下之寒暑”。1779年起，法国化学家拉瓦锡和数学家、物理学家拉普拉斯一起研究热学现象，所制作的冰卡计是在摄氏零度的中空冰球中，放入温度高于零度的待测物体，装置相对外界处于绝热状态，冰吸热融化成水后从小孔流入量筒，由此精确地测量了待测物质的热容量和比热。1822年，法国物理学家卡尼阿德•托尔发现了酒精的汽-液相变临界点。1861年，爱尔兰化学家安德纽斯用二氧化碳作为工作物质测量得到了完整的P-V等温线，于1869年作了题为《论物质液态和气态的连续性》的报告。在这些研究的基础上，1873年荷兰物理学家范德瓦尔斯提出真实气体状态方程，并因此获得了1910年的诺贝尔物理学奖。自物质相变的早期观察和研究至今，对相变的实验和理论研究已经发展成为了统计物理的重要篇章。

1．学习波意耳定律和范德瓦尔斯方程的原理。
2. 了解范德瓦尔斯方程实验仪和与超级恒温控制器的结构与工作原理，并学习调节与控制恒温状态。实验安全教育（实验中用灌有水银的系统改变工作物质的体积和压强等）。
3．观察汽-液相变现象：在较低温度下（一般在25℃以下），调节加压手轮，观察汽液相变过程。
4．测绘多组P-V等温曲线：分别在较低温度、临界温度和较高温度的条件下，测绘三组等温曲线，并求出临界等温线的临界温度TK，临界体积VK，临界压力PK。由于液体的体积难以压缩，玻璃管内的压强在汽液相变后快速上升，即停止测量。

1.由临界等温线，计算六氟化硫气体的范德瓦尔斯方程修正值a、b值，并计算实验玻璃管内六氟化硫气体的摩尔数。
2.描绘范德瓦尔斯方程曲线，并于实验结果相比较。

思考题：分析在本次实验中，为何选择六氟化硫作为实验物质？与1822年法国物理学家卡尼阿德•托尔以酒精为工作物质，或1861年爱尔兰化学家安德纽斯用二氧化碳作为工作物质的实验情况有何不同？

a) 阅读实验教材和仪器说明书等资料，学习实验原理，了解相关的物理学史。
b) 学习实验的安全知识和规章制度。实验中，要求学生掌握实验原理和方法，正确使用实验仪器，完成操作和测量，培养学生动手实践能力。
c) 分析实验结果，比较理论模型与实验结果，进行误差处理，获得实验结论。

波意耳定律、范德瓦尔斯方程 等

统计物理、低温物理 等

相变与临界乳光现象实验：
在临界点附近，照射于介质的光束会被介质强烈散射，这现象称为临界乳光。采用白炽灯和氦氖激光器分别照射时，可观察到六氟化硫在临界点附近的临界乳光现象。
（参考文献：相变与临界乳光现象，娄彝忠，方荣青，顾春明，物理实验，2011，31（4））

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01