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温度是什么?

已有 599 次阅读 2019-8-21 18:03 |系统分类:论文交流

探讨温度的物理学机制   温度-核外电子运转速度

    像做几何题那样做科研(2)

                              晏成和   卢继安

     用这种格式写博客,为的是借鉴几何学的因果明晰、逻辑严谨。

 

     几何证明题的格式是:已知,求证,证明。(符号:∵因为, ∴所以)

     为了简短文字,把已知事实直接列出,不写在题目中。

     求证:温度的物理学机制是什么?

     证明:∵ 自然物质普遍都具有一定的温度,

温度能够决定物质存在的物理状态,导致物质的相变,

一般是温度从高到低:物质呈现 气态、液态、固态。(已知)

∴ 温度对物质特性和存在的状态、对相变有极大的、关键性作用。…(1)

 

∵ 极低温下物质能够形成超导、超流等特殊的物质特性。(已知)

∴ 极低温度对物质特性和存在的状态有极大的、关键性的作用。  …(2)

 

∵ 高温下物质能够发光-热发光。(已知)

∴ 温度对物质的热发光特性存在的状态有极大的、关键性的作用。…(3)

∴ 温度是物理学的一个非常关键的存在,关系到物质的相态、相变、结构,

   关系到物质的力学特性,导电特性、光学特性。是物理学大门的钥匙。

 

 ∵ 【实验1】把一铁丝插入燃烧的炉火中,铁丝的一端被烧红、发亮,

     刚拿出炉的铁丝光色黄亮,随着温度逐渐降低,

      铁丝的发光色逐渐由亮黄变橙、变红、变暗红,最后火光熄灭,

      尚有余热,说明铁丝还在辐射红外光波。 (已知,实验事实)

除铁丝等金属外,玻璃、石头等非金属、化合物、混合物也同样都能烧红发光,

   都具有上述实验特征,说明核外电子随温度规律运动是物质的普遍属性。

                                                 (已知,实验事实)

 ∴  物理学必须面对温度背后的发光的物理机制是什么?

  温度降低、光色变暗,温度是如何对光色、对物质状态起作用,

   这一关键问题。

 

  ∵  一百多年前面对热发光,德国科学家维恩用黑体辐射实验,

   总结出维恩公式:     

       λT=2.879X10^-3 m    λ:波长m     T:绝对温度   (已知)

      ∵    λHz=3X10^8 m        Hz:频率 

      T=9.96X10^-12 Hz    

    很明显,热发光频率Hz与温度T呈正比关系。

  (一般文献的维恩公式用波长表达,在这里用频率,更能表达温度与频率的

      正比关系,还能表达每秒万亿次的高速率)

   ∴ 温度越高,物质热发光的光色频率越高。             …(4)

 

   ∵ 麦克斯韦方程组,有:电流、磁场、电场、电磁波 4个表达式,

      共同描述了变化的磁场、电场、电磁波与电子流动四者内在联系。(已知)

   ∴ 光(电磁波)的呈现与电子的运动有理论上、事实上的联系。…(5)

 

   ∵(4)(5)

   ∴ 火光(及其光色)是由运转着的电子跃迁所发出的。

   ∴物质的热发光是电子跃迁时所发出的电磁波辐射。(物理学结论)

 

   ∵【实验2】火光光色、温度、核外电子速率之间的关系。

   ∵ 物质发出的光,实际上就是电磁波。温度升高,电磁波的频率从微波、

       红外波、到可见光——赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫……由低到高。

       将以上几项物理现象联系起来,我们就可以得到下表:   

     

火焰颜色:

暗红

蓝白

白(青紫)

光波频率:×10^14 Hz

3.8

4.8

5.0

5.2

6.2

7.5

火焰温度:×100℃

2.2

5.5

7.6

8.8

14

22

核外电子速率:

←—低—————————高—→

   

∵ 这个实验是早年自己做的,设施简陋,没有黑体屏蔽,

  数据与维恩公式相差很多,但是表格顺序完全相符。

   这不同颜色的光是由不同速率电子跃迁的结果。(实验事实)

   跃迁条件是物质温度>> 环境温度。

∴ 大自然在火光中昭示我们:

   物质温度升高-核外电子速率高—跃迁时发出高频光波;

   物质温度降低-核外电子速率下降--跃迁发出光波的频率随之下降。

    核外电子的运转速率随温度规律变化。             …(6)

∴   文章开头(1)相变、(2)超导、(3)热发光,

    都是核外电子随着温度规律运动所导致的物理现象,

   证明温度的物理学机制是:核外电子速率随着温度规律运动、

   是物质热现象特性的内在机理(温度高核外电子速率高,反亦然)。(证毕)

 

附:1、文章暂只涉及物质的常态。

     2、表格中光波频率与最下面一行核外电子速率应该是同一组数据,

        但这只是逻辑推理,希望能有进一步的实验数据。

    

                                2019/8/20




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