热力学第二定律的费米说法与温度

费米(E.Fermi)曾在他的著作中提出过一条关于热力学第二定律的说法,即“如果热可由物体A传递到物体B,那么热由物体B传递到物体A而不产生其它影响是不可能的。”粗看起来,费米的这种陈述方式与克劳修斯的关于热力学第二定律的陈述方式没有什么原则性的区别,但是,当我们作较为细微的比较、讨论之后,就可以发现费米说法与克劳     

可逆与不可逆是矛盾的对立统一——兼批“热寂说”、讨论热力学第二定律

热力学第二定律是一条自然规律,它是于1850年和1851年由克劳胥斯和开尔文分别在卡诺循环的基础上总结出来的。热力学第二定律的克劳胥斯说法是:“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。”开尔文说法是:“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功,而不产生其他影响。”这两种说法意义相同,只是表述形式不同。一百多年来,还没有发现违反热力学第二定律的事例。 在建立热力学理论体系的过程中,出现了“宇宙热寂说”。1865年克劳胥斯提出了“宇宙的熵趋于极大值”的荒谬结论。1867年他进一步说:“当熵达到它的最大值时,宇宙就不可能再发生任何大的变动,将处于某种惰性的死寂状态中”。这就是披着“科学”外衣,     

相对运动趋势与静摩擦力

一问题的提出中学物理课程中的静摩擦力虽不是重点教材,但从历年来的教学实践中看出,无论对教或学来讲都是一个难点。往往由于讲授不当而出现教学过程中难以克服的前后矛盾。比如,在讲授教材第二、四章时,对图1(桌面光滑)中物体A 受到静摩擦力常作如下的分析:物体B 将有向右的速度V_B,而V_A=0,A 相对于B 就有向左运动的趋势,故A、B 间出现静摩擦力。物体A 受到的静摩擦力f_0与物体A 向左的运动趋势方向相反,故f_0向右。     

关于内能概念的教学研究

“内能”是热学的基本物理量之一,也是一个基本的热力学函数。在普通物理热学中应将“内能”作为一个教学重点,不仅在热力学第一定律部分要讲清楚内能概念的引入,定义(宏观和微观两个方面),它与热量、热能的关系,还要善于把“内能”贯穿到热学和分子物理学的教学中去。这是因为,热力学是从能量观点出发来研究宏观物体热性质的,热力学第一和第二定律所揭示的都是能量传递和转化所必须遵从的规律。但是,热力学所研究的宏观物体热性质,还必须用分子物理学的观点和方法加以分析,才能了解其本质。以下从五个方面:内能宏观定义的教学;内能微观定义的教学;热力学第二定律中有关内能的教学;固体的内能;相变时转变热的分析谈谈我们在有关内能概念教学中的点滴体会。内能概念分为宏观和微观两个方面,这种区分正体现了热学理论中按照研究观点和方法的不同分为宏观理论和微观理论两个部分一样。     

匀速圆周运动中静摩擦力方向的一个实验

关于静摩擦力的方向,物理课本中指出;“静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反。”教学中,学生对“相对”二字较难掌握,常在解答问题时出错。如:随圆盘做匀速圆周运动的物体,若物体与圆盘间的静摩擦力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时,物体将沿切线方向运动。因此,学生就问:“这与静摩擦力提供向心力不是相互矛盾码?”     

关于“匀速园周运动”教学的几个问题

讲授匀速圆周运动一般有三种方法:运动合成法、矢量分解法和速度图法.在高中物理教学中,一般采用运动合成法进行教学为好.用这种方法,物理概念清楚,意义明确,学生容易理解,易于接受;同时,还可以准确地解释一些有关圆周运动的现象. 大家知道,匀速圆周运动可以看成切线方向上的匀速直线运动和法线方向上的匀加速直线运动的合成. 设物体在半径为R的圆周上作匀速圆周运动,切线速度为V,在t时间内,物体从A点运动到B点.然而,物体是怎样从A点运动到B点的呢?我们说因为物体沿切线方向     

青蛙的眼睛

青蛙的眼睛对远处活动的物体特别敏感,有“千里眼”之美称。青蛙捕捉昆虫时具有“百发百中”的本领,其原因就在于它的双眼中有一种能对运动物体作出灵敏反应的细胞,     

蕴涵关系与数学命题

数学推理命题的典型形式为“如果有条件A,那么有结论B”。现行的中学课本,把命题描述为“判断一件事情的句子”,而命题的结构是这样指出的:“每个命题都可分解为题设与结论两个部份”。其实,题设与结论本身也是命题。所以,中学课本中的命题是由题设与结论两个命题组成的复合命题。 命题演算中蕴涵关系“A→B”(读为A蕴涵B)定义为“非A或B”,通常称为实质蕴涵。也就是“A→B”为假,当且仅当A真且B假时。它的真值表为:     

庄子的自然哲学思想

二对运动和静止的相对性的认识《庄子》的〈天下篇〉记录了一个关于物体的相对运动和相对静止的古典思想:“飞鸟之景未尝动也。”以往有些《庄子》的研究家把这一命题与芝诺的“飞箭不动”的命题相提并论,把它说成是形而上学的。我认为,庄子这一命题类似于亚里士多德在他的《物理学》中所阐述的关于物体运动的相对性原理的古典概念。在笛卡尔的著作中,我们甚至可以找到和庄子完全相似的见解,笛卡尔认为,所谓运动不过是意味着和运动着的物体相接触的那些物体的不断更替。笛卡尔在这里提出一个关于物体运动和选择参考系之间的关系问题。高速行     

一月历史上的科学家

热力学第二定律奠基人克劳修斯克劳修斯是德国数学物理学家。他于1850年发表一篇论文,提出热力学第二定律的最著名形式:“热不能自发地从较冷的物体转向较热的物体”,并用其研究成果发展了蒸气机理论,两年后提出电解理论。他的观点后来成为电解理论基础。在分子物理学方面,他重申了法国物理学家     

怎样认识惯性——学习《矛盾论》的一点体会

惯性是物理学的基本概念之一,是物体的一种本质属性。早在十七世纪初期,伽里略通过观察和实验,已经具有惯性的概念。他说过,如果没有引起球体减速的原因,它在水平面上的运动将是永恒的。他叙述说:“任何物体不能自己变换其运动状态。”伽     

游逗镖局之赶不走的惯性

“可怕”的惯性也许是太“懒”的缘故，任何物体都喜欢保持自己当时的状态不变，运动的继续运动，静止的继续静止，这就是物体的惯性。惯性是一切物体的固有属性，意思就是谁也无法消灭惯性，它会一直存在!     

认识牛顿定律的本质

牛顿三定律是指导我们解决宏观低速运动的理论基础,从定律的建立到现在已近300年了,但人们对它的理解和认识尚在逐步深化,并存在一些分歧观点.例如有的书上写道:“应该指出第一运动定律是可以作为一个特殊情况而包括在第二定律中的,因为如果:=0.则=0.换言之,如果作用在物体上的合力为零,则物体的加速度为零,所以在外力不存在时物体就以恒定速度运动或处于静止状态,(零速度)这正是第一     

伽利略落体定律的建立

在日常生活中,人们经常可以看到,从高处往下掉一块石头,它会很快落到地面;如果往下掉一把鸡毛,它们便在空中飘飘荡荡,长久不能落地。在不了解空气具有浮力的情况下,古代的人们仅仅从直观的现象出发,很自然地得出这样的结论:轻重不同的物体同时下落,重的物体先落到地上。公元前四世纪,亚里斯多德(公元前384—公元前342)在写《物理学》一书时,把这一点列入到了关于运动的几条结论中去。他得到的一些重要结论是: 1.天上物体的自然运动是圆周运动,因为这是最完美的运动形式; 2.固体和液体所以会往下掉,是由于它们力图尽可能靠近地面,这是它们的然位置; 3.火焰和气体所以会上升,是因为它们的正常位置在地面的上方; 4.重的物体往下掉的时候比轻的快。     

关于热量和温度的相对论变换

热力学的相对论推广是在1907年由普朗克首先进行的。他假设热力学第一、第二定律在一切惯性系统中都保持相同的形式,并确立熵为不变量,求得了物体运动时温度和热量的变换公式。同年,爱因斯坦也复述了普朗克的结果。在半个多世纪中,几乎所有的文献和教科书都作了同样的叙述。直到1963年奥特(Ott)在同样的前提下推得了与普朗克完全相反的结果后,才围绕着他们的不同结论,展开了激烈的争论。致使长期内     

关于命题“若A则B”的否定形式的讨论

数学中为了证明命题“若 A 则 B”为真,有时要采用反证法.所谓反证法,是要证明这个命题的否定形式为假.这里就有一个正确写出命题“若 A 则 B”的否定形式的问题.然而有很多人把一个命题的否定形式与这个命题的否命题混淆,因而把命题“若 A 则”(简记为“A→B”)的否定形式错误地写成它的否命题:“若 A 则非 B”(简记为“A→B”).这类错误在一些已出版的书籍中也时有所见.下面摘录一段某书在证明原命题和它的逆否命     

为什么安全帽是半球形的

我看到建筑工人戴的安全帽都是半球形的,为什么安全帽要设计成这样的形状呢?A:安全帽的作用就是要在我们的头部遇到意外撞击时减轻其所受到的伤害。一个物体坚固的程度,除了与自身的材料强度有关外,还与它的外形有着密切     

游泳池“监察器”

最近,美国一家公司试制一种电子游泳看护器。该设备采用了家庭安全电脑系统的技术,在游泳池两侧的水平线位置安装两组(每组5个)传感系统,传感器发出的无线电信号由室内接受器加以记录。它主要是在游泳池内无人游泳时,用以监视是否有人落水。在有人游泳时,将装置调至“游泳”档,它即自动解除警报;在无人游泳时,则调至“监察”档。它是依据水平面的波动来对场内情况加以判断的,因此,如有一个重1.8公斤的物体落水,那么池内水波起伏即0.6厘米,图内接受器收到这一数据后即报警。如有孩子不慎落水,便可得到警报。还有一种是直径为25厘米的“示警碟”,使用时将它系于池内,如有重达7公斤的物体落水,它会立即对水面骤然起伏作出反应,发出高达85分贝的     

出手点高于落地点远度公式的简易推导

在体育运动中出手点与落地点不在同一水平面上的项目较多。即已知出手高度H,出手速度大小V_0,出手角度α,,求投掷物体的飞行远度。这个问题在体育系《运动生物力学》的教学中还是比较重要的。采取什么样的推导方法学生易于接受,这是大家所关心的问题。传统的做法是把出手点高于落地点的物体的运动分为A点的斜上抛运动和一个B点的斜下拋运动处理,远度则是S=S_1+S_2。如图(一)这样划分,B点分解在竖直方向的运动是竖直下抛运动。在B点,物     

关于相对论动体间的单纯热相互作用和Landsberg悖论

探讨了相对论热力学中所谓“动体温度”的物理意义.通过对相对运动物体间能量转移与热传递的分析,发现:如同传统热力学中那样,在相对论热力学的Planck-Einstein形式体系及Ott-Mφller形式体系中,动体温度可理解为“单纯热相互作用下热流的势”.然而由于对“功”的规定并不一致,相对论热力学中如何定义“单纯热相互作用”成了一个见仁见智的问题.相应地,导致了温度变换问题上的“升温说”和“降温说”等不同观点.实质上,它们只不过是用不同语言去描述同样的物理实际,因而是相容的.如果一贯地遵循某个形式体系,则动体间的“冷热关系”以及“单纯热相互作用”概念二者同时随参考系的选取而变.在此基础上对于Landsberg思想实验的分析表明,不存在逻辑悖论.