气体实验三定律的统计证明

从气体分子动理论和理想气体分子模型的角度，运用麦克斯韦速度分布律对大学物理课程中的玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律三个实验定律进行了统计证明．     

玻意耳定律的统计证明

玻意耳定律是理想气体在等温过程中的宏观性质反映,其实质是热力学系统的大量分子在准静态等温过程中做无规则热运动的统计结果.文章用气体分子动理论和理想气体分子模型,运用麦克斯韦速度分布律进行了严格的证明,以便帮助学生从微观的角度更深层次地理解玻意耳定律.     

玻意耳定律的统计证明

玻意耳定律是理想气体在等温过程中的宏观性质反映,其实质是热力学系统的大量分子在准静态等温过程中做无规则热运动的统计结果.文章用气体分子动理论和理想气体分子模型,运用麦克斯韦速度分布律进行了严格的证明,以便帮助学生从微观的角度更深层次地理解玻意耳定律.     

由玻意耳定律推导盖·吕萨克定律和查理定律

根据气体实验三定律与理想气体状态方程的联系,从温标理论出发,由玻意耳定律推导出了盖·吕萨克定律和查理定律.     

焦一汤效应与气体偏离焦耳定律玻意耳定律的关系

本文证明了节流膨胀过程中实际气体偏离焦耳定律、玻意耳定律对焦一汤效应的贡献并不完全独立;指出了实际气体偏离焦耳定律与焦耳效应对焦一汤效应贡献的关系。     

非简谐振动对二维系统玻意耳线的影响

利用Collins模型,以氩为例,计算了在各种不同条件下二维系统的热力学函数.研究了二维系统在存在空位的情况下,原子不动、或平动、或作非简谐振动等情况的临界温度、玻意耳温度和玻意耳线等.所得的结果同由经验方程求得的结果相类似,与实际系统的实验值相近.     

巧导玻耳兹曼方程

玻耳兹曼方程给熵函数以明确的统计意义,它指出,某个宏观状态的熵等于玻耳兹曼常量κ乘以相应微观状态数的对数。它把宏观物理量与微观性质有机地联系起来了。探究其导出过程,对于更深层次地理解玻耳兹曼方程具有十分重要的意义。     

物理规律的协变性和可变性

应用牛顿第二定律和伽利略变化以及洛伦兹变化建立了相对论动力学基本方程，根据电磁场的麦克斯韦方程推出了交变电磁场的波动方程．然后，根据伽利略变换和洛伦兹变换以及参考系变化时物理规律数学表达形式变化的特性，详细分析了某些物理规律的协变性和可变性．结果表明：相对论动力学方程、质点系的动能定理、洛伦兹公式、交变电磁场的波动方程和麦克斯韦方程组具有协变性．而牛顿第二定律、机械能守恒定律、理想气体状态方程、玻意耳定律、盖吕萨克定律、查理定律、气体分子的麦克斯韦速度分布律、热力学第一定律、静电场的库仑定律和高斯定理以及环路定理、静磁场的毕奥-萨伐尔定律和高斯定理以及安培环路定理、德布罗意波长、薛定谔方程具有可变性．     

玻耳兹曼熵的演变过程

熵概念自克劳修斯1865年提出以来被赋予多种解释,其中玻耳兹曼的统计解释有广泛影响。玻耳兹曼熵关系式被人们熟知,但玻耳兹曼熵概念探究历程没有得到重视。通过梳理玻耳兹曼在不同时期发表的论文,解读其逐步推进熵概念的研究过程,从最初力学原理解释热力学第二定律再到推广麦克斯韦速度分布律;1868年提出量子化观念,进一步统计解释热力学第二定律和熵关系式。其中经历的几个重大突破是不断创新的过程,对当今科学创新仍有借鉴作用。     

谈玻耳兹曼关系

<正> 克劳修斯在1864年把态函数熵(以 S 表示)引进热力学,从而使热力学第二定律有了高度概括的数学表示.到1896年,玻耳兹曼又将系统的熵与组成系统的微观粒子的可能微观态数 W 联系起来,建立了著名的玻耳兹曼关系,即S=Kl_nW(K 为玻耳兹曼常数 K=1.38×10~(-23)J/K)从而对函数 S 的认识更加深刻.本文想就玻耳兹曼关系的意义做一些讨论     

道耳顿分压定律在重力场中的统计证明

在热力学中,理想混合气体所组成的宏观热力学系统遵从道耳顿分压定律;若混合气体不是理想气体,由于气体分子要受到重力场作用,当热力学系统达到平衡态时,分子数密度并不均匀,宏观热力学系统不是严格遵从道耳顿分压定律的.如果把整个热力学系统按重力场方向分割成一系列的微观型的热力学系统,这样的微观型系统却是遵从道耳顿分压定律的.运用气体分子动理论和玻耳兹曼速度分布律,对重力场中的微观型热力学系统所遵从的道耳顿分压定律进行了统计证明.     

二维流体的热力学性质

本文讨论了二维流体的玻义耳温度和玻义耳线;计算了定压膨胀系数和等温压缩系数,结果表明它们随温度的变化曲线和三维实际流体的相应曲线有类似的变化趋势。     

红外热象仪

任何大于绝对零度的物体都发射红外线,它的波长约在0.75—1000微米之间。人体红外辐射主要在3—50微米之间,峰值波长为9.3微米。黑体是研究热辐射规律的理想辐射体。黑体积分辐射通量密度与温度关系遵守斯蒂芬-玻耳兹曼定律,辐射通量密度按波长分布,符合普郎克公式,辐射峰值波长遵守维恩定律,它们都与物体表面温度有关。我们以适当的方法运用这些热辐射定律就能测出物体的热辐射和温度,这就是辐射计、辐射温度计。 人体皮肤表面各处温度是不同的,不同的物体也有不同的温度,用辐射温度计逐点测量所观察视场内景物的温度,经过处理,以可见图象形式显示出景物的温度分布,如     

光子气体的热性能研究

利用量子统计的研究方法，结合光子气体的特点，对光子气体的热性能进行研究，证明了光子气体的分布、普朗克公式及斯特藩-玻耳兹曼定律．得到了光子气体的内能、热容量、焓、自由能、吉布斯函数及绝热系数的表达式．     

常数与常量的区别

常数顾名思义,即固定不变的数值。如圆的周长与直径的比值就是常数,圆周率π=3·141…;还有自然对数的底数e=2·718…,它也是常数。不难看出,这里所说的常数是指数学常数,规范要求用正体字母表示。常量即在某一过程中数值恒定不变的量,也称恒量。最简单的例子,如匀速直线运动中的速度就是常量。类似的还有力学中的引力常量,光学与电磁学中的辐射常量、斯忒藩-玻耳兹曼常量,原子物理与核物理学中的里德伯常量,固体物理学中的马德隆常量等。另外,还有一些以“常数”命名的量,如原子物理与核物理学中的反应堆时间常数、法拉第常数,物理化学与分子物理学中的玻耳兹曼常数、摩尔气体常数,电学中的介电常数,声学中的时间常数等,其量值只是在某一过程或特定范围内恒定不变,所以它们也是常量。很明显,上述常量或以“常数”命名的量都是物理量,规范要求用斜体字母表示。在科技期刊编辑实践中,有些编辑一见到冠以“常数”或“常量”的量名称就认为其量符应该用正体字母表示,持有这种误解的同仁还不少。其实,除了圆周率π、自然对数的底数e、虚数单位I(I2=-1)这类数学常数的符号用正体表示外,其他所谓的“常数”或“常量”都是特定条件下保持量值恒定不变的物理量,它...     

实用麦克劳真空计的误差分析

<正> 麦克劳真空计是Mcleod 于1874年首先设计制作的,一直沿用至今已有一百多年历史了。这中间虽经许多人在结构上的多次改进,但其基本原理仍然是玻义耳定律,或者称玻义耳——马略特定律.麦克劳真空计之所以长期被人们采用,不仅因为它的结构简单,制作方便,而且还因为它是作为一种绝对真空计存在着,其它许多真空计基本上都是由它来校准的,所以它又叫做标准真空计,或者叫做压缩式标准真空计。尽管如此,由于它使用水银作为工     

玻耳兹曼熵与系统演化

本文通过对玻耳兹曼熵和吉布斯熵的分析和比较，得出结论：在解释宏观系统演化行为和微观起源方面，系综理论仅仅是一种数学工具，玻耳兹曼熵取得了巨大的成功．并根据无规微观行为的稳定性，解释了宏观演化的时间箭头，有力地支持了玻耳兹曼所作的几率解释．     

势场中理想气体粒子分布规律

应用统计力学的方法，首先证明了玻耳兹曼分布律完全符合统计力学中麦克斯韦．玻耳兹曼统计法，说明了玻耳兹曼分布律与各种势场中的理想气体粒子存在的空间维数和遵从何种能谱无关。然后进一步推证了遵从玻色-爱因斯坦和费米．狄拉克统计法的理想气体粒子处在各种势场中按势能的分布规律，其结论为粒子数密度是势能的幂级数函数。并且应用计算机模拟仿真手段绘制出势场中理想玻色和费米气体粒子按势能分布向经典粒子按势能分布的过渡曲线。由此可以证明玻耳兹曼分布规律只是玻色和费米分布规律的一级近似，所以后者才是处在势场中理想气体粒子的一般性的分布规律。     

对理想气体和范氏气体摩尔热容的再认识

讨论了理想气体和范德瓦耳斯气体的绝热过程，着重指出理想气体的摩尔热容比只在高温段可看作常量．而范德瓦耳斯气体的摩尔热容比即使在高温段也不可看作常量．     

气体的压强和重量的关系

气体对某一个面的压强,简称为气体的压强。气体的重量等于组成气体的所有气体分子重量的总和。本文将在阐明气体压强微观本质的基础上,应用玻耳兹曼分布律,讨论同气体的压强和气体的重量有关的三个问题:(1)大气压和大气层的重量有什么关系?(2)为什么能够称出容器中气体的重量?(3)阿基米德定律为什么也适用于气体?