范德瓦耳斯方程的另一种推导方法是作平均场近似.设气体的哈密顿量为 今假设第i个分子所受其他分子的相互
范德瓦耳斯方程的另一种推导方法是作平均场近似.设气体的哈密顿量为
今假设第i个分子所受其他分子的相互作用可以用平均场来近似表达,即H近似用下列平均场哈密顿量代替:
现作为对平均场的进一步简化,假设取下列形式:
其中是一常数.上述互作用势相当于直径为r0的刚球,在r>r0时互作用势为常数.
(i)证明正则系综的配分函数为
提示:,V0代表由于刚球不可入、在空间积分时应从总体积中扣除的部分.
(ii)令,证明由上述ZN计算的压强遵从范德瓦耳斯方程.①(① 参看F.Reif,Fundamentals Of Statistical and Thermal Physics,McGraw-HillBookCo.,1965,p.426.该书对的选取亦有详细的讨论.)
注:在§3.10中我们曾经看到,范德瓦耳斯方程所相应的临界指数与平均场理论的结果相同.这里以更直接的方式说明了范德瓦耳斯方程是一个平均场理论.