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     

关于物体内能的组成和变化的几点探讨

教材中明确指出,物体中所有分子的分子势能和所有分子做热运动的动能的总和,就等于物体的内能。该文从高中热学中的两大难点概念——物体内能的组成和物体内能的变化出发,对这两大概念以笔者自己的观点进行了阐述,并就与这两大概念相关的物体内能的影响因素、物体做功与内能变化量的关系进行了相应探讨,且举以实例对文中的观点予以了说明。     

《热力学与统计物理》教材体系的探讨

导言热力学和统计物理学都是关于物体内部热运动的理论,它们的任务都是揭示热运动的规律及其对物体各方面性质的影响的。热力学是宏观唯象理论,建立在经验与实验的基础上,具有简明可靠的特点,有很大的普适性;统计物理学是微观的几率理论,能更深刻地揭示热现象的本质、两者既有统一的一面,又有明显的区别。传统的理论体系是把它们各自独立的自成系统,教材也是分开的。近年来,国外有部分教材采取了统一的形式,试图把热力学宏观理论与统计理论有机地结合起来。     

关于熵函数的教学方法探讨

在热力学第一定律的基础上,应用全微分定理引入熵的概念,导出热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式,从宏观和微观两个方面论述了熵的物理意义。     

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.     

《气体分子运动论》教学探讨

气体分子运动论是关于气体的微观理论。它以宏观物体的分子——原子结构假设和分子的运动假设为基础,运用统计方法,解决与揭示气体宏观规律的本质;确定宏观量与微观量之间的关系。具体说来,就是要揭示宏观量压强、温度、内能的微观本质;解释气体的一些实验定律(阿伏伽德罗定律;波义耳定律;查理定律;盖·吕萨克定律;道尔顿分压定律等);阐明气体分子热运动的三条统计规律(气体分子热运动动能的统计规律——能量按自由度均分原则;气体分子速率的统计分布规律——麦克斯韦分布律;气体分子碰撞频率的统计规律——分子的平均碰撞次数和平均自由程)。     

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.     

对真空中温度的探讨—兼谈辐射场温度的计算

<正> 一、真空中有温度吗?众所周知,温度这个概念是随着生产和科学的发展而发展的。最初将它直觉定义为物体冷热程度的量度。根据热力学第零定律,则将它表为决定一系统是否与其它系统处于热平衡的宏观性质。它的特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。但是,这个定义仍不能揭示其微观实质。实验证明,当几个系统怍为一整体达热平衡后,如果再将其分开,并不会改变每个系统本身的热平衡状态。这说明,热接触只是为热平衡的     

熵、信息和生命

在“热学”或“热力学”的教学过程中,“熵”是一个难点。在教学过程中可把这个概念的意义扩展一些,将有助于学生的理解,以提高学生对物理学的兴趣。1摘和热力学第二定律热力学第一定律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律,一切过程都服从热力学第一定律。然而服从热力学第一定律的过程不一定都能发生。例如,行进中的车辆,刹车后机械能转变为热能耗散的过程是人们熟知的,而耗散的能量再收集起来重新使车辆行进的过程是不可能发生的;同样一滴蓝墨水滴入净水中,随着时间的推延总是均匀的分布于整个水中,不可能再自动收缩成一滴蓝…     

物理化学中“统计热力学”的教学探讨

从教学研究角度出发，以最可几分布和平衡分布，总微观状态数和最大微观状态数，热力学函数和分子配分函数三组概念为主线，推导出热力学宏观性质与系统微观性质的函数关系．     

《热力学》中偏导数之间的变换方法

热力学是热现象的宏观理论，它是从几个基本实验定律出发，应用数学工具，通过逻辑演绎得出有关物质各种宏观性质之间的关系。实质上就是要导出实验可测的物理量(如物态方程，热容量等)和不可测的物理量(如内能，熵等)的热力学函数之间的关系。所以，在热力学理论中，偏导数之间的变换，是解决问题的关键，同时，也是学生在学习这门课程中的难点。本人结合多年来的教学体会，总结出了偏导数之间变换的五种方法。     

关于热力学定律的一些讨论

热力学在基础物理学中是一门至关重要的学科,特别是它的4条基本定律,揭示了宏观物质热运动的客观物理规律.本文主要通过Carnot热机循环效率从定量层面上揭示出具有时间反演对称性破缺的宏观物质系统演化的不可逆过程进行的方向性的热力学第二定律和在理想气体温标下具有绝对零度不能到达的热力学第三定律之间的隐含关系,即在Carnot热机中一旦热力学温度能够达到绝对零度,那么就意味着该体系能够实现100%的热机循环效率.同时,这种密切联系可以用微观统计理论给予解释.此外,对于热力学函数及其在当前有关铁电性和铁磁性前沿的研究领域方面也进行系统性地讨论与应用.     

内能的宏观定义及其层次性

文章分别从物理学史、物体微观层次和数学研究方法等角度出发,讨论了现行教材中内能宏观定义以及内能与温度和外场的关系.     

关于土的特性及认识理论的思考

讨论了土力学中的以下基本问题:弹性和塑性概念,探讨了不同弹性定义对理论验证的影响;均匀性和结构性,说明孔隙演化及结构层次等非均匀性因素使得土的性质复杂;宏观场和微观场的关系,建议用一种考虑细观能量耗散的方法,用微观场的综合指标反映宏观力学性质;剪胀性和偏斜塑性,从理论和实验两方面分析了两者之间的关系;Drucker和Ilyshin两假设与不可逆热力学的关系,阐述塑性力学可以不依赖于这两个假设;宏细观相结合理论,提出一种退化细观力学方法,其材料函数和常数可由宏观试验反演确定。     

热力学中辩证唯物主义与唯心论的斗争

本文论述了历史上的和现代的热力学中唯物战战胜唯心论的一些主要论争.论述了唯心的热素说在历史上对科学技术的发展上的阻碍作用.论述了热力学第一定律,即,能量守恒及其互变定律,是唯物论和辩证唯物主义的重要基本观点,论证了现今自然科学界所流行的认为质量只是物质的惯性的度量这一观点的发展由来及其所存在的问题,批评了现今自然科学界所流行的避免肯定物质的量,甚至义为物质的量这一概念在科学上没有意义这样的非唯物论的观点,本文按照列宁的观点批判了唯能论的唯心论本质.按照恩格斯的论点和近年来自然科学上以及天文学上的发现和成就批判了克劳修斯的字宙热死论,也批判了波尔茨曼企图单只用统计热力学观点来解释宇宙演变的形而上学观点.现今很多物理和热力学的教科书上接受了波尔茨曼的观点,认为物质和能量的集中和恒星的产生是由于宇宙间某些地方违反热力学第二定律的结果,本文认为这样的观点是不正确的。本文认为,对于众多粒子的统观物体的热现象,包括星云和恒星的热现象在内,热力学第二定律是宇宙间一般的,普遍的法则.本文认为物质和能量的集中以及恒星的产生是宇宙羊物质的各种变化综合所造成的必然结果,而不是由于违反热力学第二定律的极其偶然的结果.     

物理化学中的重要状态函数—熵

热力学第二定律揭示了自然界所发生的一切实际过程的共同特点：它们都是热力学上的不可逆过程,但克劳修斯、开尔文等人对热力学第二定律的表述都只是定性的表述,不能定量说明过程发生的可能性及实际发生过程的不可逆程度。1865年克劳修斯引人了媳的概念,这一引入对热力学理论及生产技术的发展都起了重大作用。熵是热力学系统的基本状态函数,由它导出了第二定律的数学表达式,形成了对两状态间过程发生可能性的定量判据;在引入熵的基础上导出的赫氏自由能与吉氏自由能使我们能用其定量判断过程的自发方向及限度。内能U与嫡S是热力学中…     

浅析热力学第二定律的应用

热力学第二定律作为判定与热现象有关的物理过程进行方向的定律,是中专物理热学中的一个重要部分。本文分析了热力学第二定律的涵义以及意义,并阐述了它在当今社会的一些应用以及重要性。     

关于气体分子动理论中基本问题所用假设条件的讨论

气体分子动理论是以气体热现象和热运动为主要研究对象的经典微观统计理论,在揭示气体宏观热学性质和过程的微观本质讨论中用到较多假设条件,但对所提出的假设条件进行合理而详细的解释较少,也存在一些不完备的问题。首先,文章对一般教材中气体分子动理论相关问题中所提出的6个假设进行了修正,新增了2个必要假设条件,并给出增删和修改假设的依据,使假设条件更加科学合理;其次,将假设条件应用于理想气体压强公式的推导过程,通过宏观量与微观量平均值的关系进一步成功印证了微观模型建立的正确性;最后对存在的不严密的科学问题进行了详细的说明和补充,使得假设条件更加严谨、科学,便于学生理解和掌握。     

内能定义中的缺陷及内能的重新定义

一般教材中根据绝热过程功与路径无关的性质定义内能,内能这样的定义是有缺陷的,它只能给出同一绝热过程上的状态内能之间的关系,而不能给出不同绝热过程上的状态内能之间的关系。文章根据量热学和热功当量实验的相关结论,在已知热量和功的定义基础上,根据热力学第一定律对内能重新进行定义。