skyandsea的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/skyandsea

博文

比热·熵·中学生 问题和我的作业

已有 575 次阅读 2025-3-31 00:55 |系统分类:教学心得

张老师留言说:

“现在的热学理论是否把比热概念开除了,把熵概念用的过头了?中学生如何理解这些?!”

这种基本问题显然不是我能回答的,需要同行各抒己见,想了想,壮了壮胆, 说说我个人的粗浅的理解,

算交个作业, 请张老师批评指正,欢迎其他博主发表宝贵意见。  

1. 热素论认为, 热是一种独立的客体, 燃烧的时候从物质释放, 然后在物质间传导,热是单独守恒的。

 燃烧热描述热的释放,温度指明热传导的方向,比热描述物质的吸热能力。 这是一个自洽系统,这里没有熵什么事, 

从理解的角度, 热素说很自然,很符合人的思考习惯。   

2.  摩擦可以生热,物质可以热胀冷缩,煤炭生成的热可以推动火车, 热从此被认为是一种能量,热可以和其他能量转化, 参与大守恒。 转换的时候, 功可以100%变为热, 热不能100%变为功。 热能和其他能量不同, 热量, 有温度和熵两个参数,我们说热能是含熵(某种混乱)的能量, 温度反应熵在热量中的比例。三个量如影随形, 不可分割。 熵的概念不会被过分使用。黄河水和井水的区别是黄河水含有泥沙, 在研究黄河水的时候, 泥沙问题始终伴随。

如果只研究燃烧和热传导, 是不是就可以继续使用热素说而不提熵呢?

近似来说可以, 精确不行。 燃烧热和比热在压力变化时, 它们的数值略有变动。 燃烧热的定义是在一大气压下25°环境下一定量物质燃烧释放的能量,燃烧同样的物质为什么在不同压力下会放出不同的热呢? 物质的比热在两个大气压时和一个大气压时不同。 把水在一个大气压升温10°, 增压为两个大气压, 降温10°, 吸热放热的数量并不相同。这是因为大气压做功 和 热的产生和吸收过程始终伴随, 不存在纯粹的热学。由于做功和吸热并存, 熵作为热能和其他能量的区别, 其角色不可或缺。 

3.物理所曹泽贤的热力学跨年报告里引述名家的言论说,人们学会热力学只是习惯了糊涂。 热力学的教学存在很大的问题, 在全世界范围都是一笔糊涂账。 我很长时间没有学懂,我的难点在化学势,原来化学势背后有一条伴随的假定,明确了这一假定,就豁然开朗了, 化学势和拔萝卜问题很象。

有了泥沙比喻(熵)和拔萝卜类比(化学势), 我认为中学生可以理解完整的热力学, 任何不愿糊涂的人都可以理解。这正是我学热力学的体会, 分享学习心得并向专家请教是我开博客的目的。另外 我想写一本漫画式的通俗的热力学书(欧姆学习社系列), 还想出视频课, 希望同行多提意见,并大力支持, 也欢迎合作。 

答非所问, 夹带私货, 惭愧惭愧, “夫子门前卖文章, 二爷面前耍大刀”。 



https://blog.sciencenet.cn/blog-3004473-1480005.html

上一篇:最大功定理的推广及其在化学反应中的应用
下一篇:比热为啥输给了熵?出冷汗现象
收藏 IP: 72.109.139.*| 热度|

3 王安良 杨正瓴 张学文

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (9 个评论)

IP: 110.152.166.*   回复 | 赞 +1 [4]张学文   2025-4-12 09:56
热素学说是分子运动论以前的学说。你的提法与热素学说差不多。它早已经被与统计力学连在一起的分子运动论批判了。--这是我的粗略看法。
回复  请您点评新博文。 另外,您的 和比热-熵问题最相关的 博文是哪一篇。
2025-4-13 09:191 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 97.129.191.*   回复 | 赞 +1 [3]韦玉川   2025-4-11 03:21
张老师,
我打算写一个博文, “比热为啥输给了熵”, 主要基于如下的问题。

我们知道
1)  1大气压下一杯水从10°烧到20°, 水吸收的热量为
      Q1=∫ C1(t)dt   (积分限为 10°到20°, C1(T)时1大气压温度为t时的比热)。      
2) 2大气压下一杯水从10°烧到20°, 水吸收的热量为
     Q2=∫C2(t)dt
进一步, 请问我能不能说
3)一杯水温度从10°均匀增加到20°,同时气压从1大气压均匀增加到2大气压, 吸热为
Q3=∫Cp(t)dt
其中p=p(t)=t/10, 温度为10°时, 压力为1大气压,
                                       15°时,   压力为1.5大气压
                                       20°时, 压力为2大气压,
  
正是在这个问题上, 比热完全输给了熵。
回复  无一时不好多说什么。
欢迎把它写为更细致说明的博客,再议论。
2025-4-11 09:151 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
回复 写了
2025-4-11 11:112 楼(回复 1 楼) 赞 +1 | 回复
回复 请再评议。
2025-4-12 08:493 楼(回复 1 楼) 赞 +1 | 回复
IP: 110.152.166.*   回复 | 赞 +1 [2]张学文   2025-4-10 10:33
闲话
我觉得这个博客的内容正确。但是对说明总问题,可能是不够的。


1.据我理解,物理学把热理解为分子尺度的运动--这解释了热是什么,但是这无需使用熵概念。中学生都可以理解
2.“现在的热学理论是否把比热概念开除了,把熵概念用的过头了?中学生如何理解这些?!”--对此问题好像没有正面回答
3.希望加一个链接地址以说明张学文的质疑性留言在何处
回复  我看见的留言在上一个博文
“最大功定理的推广及其在化学反应中的应用”
的评论区, 在别处也有类似的表述。
2025-4-11 01:421 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 72.109.139.*   回复 | 赞 +1 [1]韦玉川   2025-3-31 11:34
请教: 文字后面的背景是怎么去掉的?有背景不方便

1/1 | 总计:4 | 首页 | 上一页 | 下一页 | 末页 | 跳转

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2025-4-26 16:05

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007-2025 中国科学报社

返回顶部