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王竹溪《热力学》中令人困惑的几个字

已有 4318 次阅读 2023-5-14 10:05 |个人分类:大学教育|系统分类:教学心得

王先生的《热力学》是一本经典著作,是华人对物理学教学的一个里程碑式的贡献!

在热力学统计物理教学界,很多人知道我对王竹溪先生的“三个基本热力学函数”热力学方法论有看法,我称之为“王竹溪热力学教学学派。王竹溪先生学派和西方热力学教学学派不同,西方更加形而上而王先生比较形而下。热力学的理论到底应该形而上多一点还是形而下多一点,是一个见仁见智的问题。我觉得物理学应该形而上多一点,这样才能更好地形而下。

消化经典绝非易事,本文讨论另外一个问题。

王竹溪《热力学》(第一版,1955)p.360-p.361讨论了热力学第三定律两种表述的等价性,即如何从“绝对零度无法达到”表述到达能斯特表述。“绝对零度无法达到”表述和能斯特表述的等价性问题,是国际上一个争论不休的问题,国内常有讨论。不过,王先生的教科书说服了我,我不觉得这里依然还有值得研究的问题。

王先生的教科书的字里行间,隐藏了一个深刻的道理:从“绝对零度无法达到”表述到达能斯特表述需要一个实验事实:绝对零度时热容量为零。如果绝对零度时热容量不为零,“绝对零度无法达到”就不是一个独立的定律,而是热力学第二定律的一个推论。换言之,如果绝对零度时热容量不为零,热力学第三定律就是一个定理。

但是,不是王先生推理的每一个字我都读懂了。有几个字,至今不太理解!王先生讨论的全部推导过程如下:

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沈抗存先生本科阶段就参与了撰写了热力学教材,而且在湖南大学讲授热力学统计物理课程的超过50年。他对热力学中的各种问题几乎都有过思考和研究。尽管他退休已经25年且年近九旬,却一直是我教学团队中的一位活跃成员。我每有疑问总会向他请教,每次都有收获。毫无疑问,我理解王先生这一段的意义。但是,我对其中的几个字觉得疑惑:“只要T够小”。我把我的疑惑提交给沈先生,他把自己的理解写了下来。很清楚,他理解懂得王先生的意思,但是并没有正面回答我的疑问。

我讲授《热力学》超过20年了,数次读到王先生的这段话。今天读来,还是觉得书中的这几个字不好懂。我相信,王先生这句话其实很简单,但是我什么地方卡顿了,第一次卡顿之后,再也通顺不了了。

请读懂了这几个字的老师们教教我!谢谢!

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后记

文章贴出后,很多老师从另外的渠道留言并讨论这一问题,认为删除“只要T够小”这几个字就可,而且第二版中也没有了这几个字,因此,可以认为这几个字是多余的。对于初学者而言,王先生的这一段讨论少了好几个字,使得理解起来不是很顺畅。王先生用字极简,会出现多余的字,是极为罕见的事情。



https://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1387908.html

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