湖南土著分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qhliu 理论物理博士,湖南大学教授。

博文

光压公式p=u/3是一个热力学物态方程吗? 《热统》教学手记第4篇 精选

已有 4610 次阅读 2018-10-17 16:40 |个人分类:大学教育|系统分类:教学心得| 热力学, 物理, 光压

进度:第四次课:§1.18-§2.2 (§1.18的部分内容)第五次课:§2.3-§2.6;第六次课:§2.6-§3.1 (其中含§2.4 ,§2.6中的部分内容)

教材:汪志诚《热力学统计物理》(第五版),共48课时。希望每周一志,看来只能平均每周一次。本篇是第四志。

同学提问

1,热统是一门理论课,为什么你至始至终都在谈实验? 到底是实验重要还是理论重要?

2,化学势是否能从分子之间的力或者能量转化中找到来源?

3,有两个能态关系:$\partial$U/$\partial$V)T, $\partial$H/$\partial$p)T 另外还有两个类似的关系$\partial$U/$\partial$p)T$\partial$H/$\partial$V)为什么不说四个能态关系

为什么需要引入自由能、吉布斯函数等这些热力学量?

自由能、吉布斯函数等热力学函数的引入,似乎有些无厘头。热力学一系列的变换就更加没有头绪。全部热力学变换,都是指向实验效应或者深层次的联系。换言之,全部热力学表达式的终极目的只有两个。第一,可以检验的实验效应。第二,建立起两个实验结果之间的联系。如果不引入自由能、吉布斯函数等这些热力学量,我们会从实验上发现如下经验规律,但是无法理解。

第一类:一个相对变化量,实验可以给出一系列的数据点,但是不知道这些点和物态方程之间的联系,即使联系起来,也无法理解。例如,$\partial$T/$\partial$p)S。第二类,两个相对变化量,实验可以给出两个的数据点系列,说不定还可以给出他们之间的对应关系,但是无法理解。例如磁致收缩$\partial$V/$\partial$H)p,压磁效应$\partial$M/$\partial$p)H

热力学教材中全部热力学变换方法只有两类

在热力学中,对于简单的pVT系统,只有两类量可以直接用实验检验,或者直接用实验获得:一类是物态方程f(p,V,T)=0;一类是热容量,例如定压热容量CV=T $\partial$ S$\partial$T)V 

在热力学的数学推导,只涉及两类变换,一个是Maxwell关系;一个是三个变量间的三个循序变量偏导数相乘等于-1

 开放性问题

理想气体是无法液化的气体吗?或者,理想气体在温度接近零度时,依然存在吗?

牛角尖

电磁学中推导出来的光压公式p=u/3,不包含温度,不是一个热力学物态方程。热力学物态方程必须在不同的温度下做才能获得,例如顺磁质的居里定律m=cH/T,理想气体定律pV=nRT等等。电磁学中推导出来的光压公式p=u/3可以当成零温结果,而热力学的物态方程必须是p(T)=u(T)/3。这当然可以从统计物理推导出来,也可以从斯特藩-波尔兹曼定律推出来。

pu3.jpg

光压实验的温度是光场的温度,不是环境温度。电磁学的实验,是一个力学实验,不是热力学实验。有人可能会认为,可以从热力学推出u=u(T)。但是,依然推不出p(T)=u(T)/3。

 两篇论文

1,虚位移之表现何在? (教科书用虚变化来求平衡和稳定性条件,那么何谓“虚”变化?)

2016 大学物理 虚位移之虚表现何在.pdf

2,从磁介质热力学领悟基本物理量的不可测量性

从磁介质热力学领悟基本物理量的不可测量性.pdf

(可以从《大学物理》官方网站下载:http://dxwl.bnu.edu.cn/CN/volumn/home.shtml)

————————

1《热统》教学手记第1篇:温度与功

2,《热统》教学手记第2篇:热力学第二定律 卡诺定理 

3,《热统》教学手记3篇:熵和热力学温度必须同时定义

 

 




http://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1141351.html

上一篇:热力学中一道“伟大的习题”
下一篇:Berry爵爷:和科学探索相比教职爵位等等一律nothing

17 李毅伟 王安良 苏力宏 宁利中 郑永军 葛素红 史晓雷 李学宽 王水 黄永义 迟延崑 李泳 张云 张江敏 雷奕安 朱晓刚 杨正瓴

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (24 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-11-15 05:47

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部