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物态方程(EOS)的研究是基础科学和应用科学中非常重要的领域. EOS狭义上来说就是平衡态物质系统的状态参量压强P体积V和温度T之间的关系式有时还将内能E(V,T)包括在内并将P=P(V,T)称压强方程E=E(V,T)称能量方程.热力学理论指出,有了这两个方程物质系统的热力学性质就全部知道了这也正是EOS研究的重要意义所在.所以广义上说EOS理论也就是关于物质系统热力学性质的理论.本文采用唯象的方法对高温高压下固态物质系统的EOS及相关的非简谐热力学性质非谐性质作出了系统地研究. 前言部分简要地介绍了本文研究工作的缘起目的和范围EOS研究的发展简史及其应用学科范围文中所采用的研究方法和手段以及论文的理论意义和实用价值 第一章,给出了物态方程的基本理论概要总结了EOS研究中最常用的热力学理论和唯象关系式以及有限应变理论并从固体理论角度给出了固体物态方程的一般形式P=Pc+Pn,分析了固体压缩的微观机理原子间相互作用势由此导出了几种不同形式的冷能和冷压。 第二章,在综述了三类典型EOS等温EOS P=P(V)等压EOS V=V(T)和完全EOS P=P(V,T)的基础上做了以下几方面工作①由αBT=K高温修正SP EOS得到一个P=P(V,T)关系式即完全EOS应用于不同温度压强下的Au, NaCl和CsCl三种物质实验数据计算结果和实验结果吻合很好;②用19种物质的实验数据对几个常用EOS(Tait EOS,Birch EOS和Vinet EOS)的普适性进行了进一步检验;③几类EOS之间关系的研究则表明在一定压强范围内(压缩比V/V0>0.8) SP、FI、Tait和Murnaghan这四个EOS描述固体行为是一致的;④最后在陈和Vinet的启发下改进Vinet方程得到新的三参数EOS通过七种物质实验数据的检验表明新的方程优于Vient方程具有良好的实用性。 第三章,对三个非谐性质体积弹性模量BT、 Gruneisen参数γ热膨胀系数α及其高阶量在分析大量实验数据的基础上提出了关于这三个非谐性质对体积压强依赖性的新计算模型和公式即BT(V,P)γ(V,P)α(V,P),和实验数据相比表明新的计算公式得到的结果和实验吻合很好均在不同程度上改进了前人的工作具有较好的实用价值。 总而言之本文围绕高温高压下固体的EOS对EOS的形式及非谐性质研究作出了有益的探讨为固态物质系统行为的理论预测提供一些新的视角当然本文研究工作的结果要在一定的宏观条件下才能适用并不是无条件普适的因此就此进一步开展工作将是十分有意义的结束语中指出了对EOS及非谐性质的研究认为值得继续探讨的课题。