P-V图的妙用

热力学第一定律是包括热量在内的能量守恒和转化定律。它指出:外界传递给系统的热量Q,一部分使系统的内能E增加,一部分用于系统对外做功A.其公式为 Q=△E A(其中 △E=E末-E初)符号规定:系统吸热,Q为正,放热为负,系统内能增加,△E为正,减少为负;系统对外做功,A为正,外界对系统做功,A为负.[1] 热力学第一定律是热力学的基本定律之一,应用十分广泛.但在应用该定律公式时,不少学生往往对热量、功以及内能变化三个量的符号混淆不清,运算经常发生错误.怎样才能使学生克服符号的差错呢?我觉得,只要在5!导学生掌握热力学第一定律的物理实质的…     

热力学第一定律中的内能

大多数导论性的物理教科书在热力学系统的内能的定义中通常声明或暗示：系统的质心动能不是内能的一部分，这与它们对热力学第一定律的表述△Ｕ＝Ｑ－Ｗ不一致，如果不将系统的质心动能作为内能Ｕ的一部分，热力学第一定律应表述为△Ｕ＋△Ｋ质心＝Ｑ—Ｗ，文中给出了一些例子，这一点在许多广泛使用的教科书中都需加澄清．     

热力学第零定律的独立性问题

一、热力学第零定律的提出及其局限性 通常在教科书中引用的热力学第零定律是由R.H.否勒在1939年提出来的[1],否勒在他的著作中写道:“作为对实验事实的概括,我们引入一个假设:如果两个系统各自同第三个系统处于热乎衡,则这两个系统也彼此处于热平衡.根据这个假设,我们可以证明几个系统之间的热平衡条件是:这些系统的热力学状态的一个单值函数相等.把这个单值函数称为温度t,这些系统中的任何一个都可以做为温度计,可按一适当的温标读出经验温度t.我们把温度存在的假设称为热力学第零定律”. 否勒根据热平衡的传递性给温度下定义,只允许规定…     

关于理想气体卡诺循环的一点注记

在证明理想气体卡诺循环的效率时,一般教科书都利用理想气体的绝热过程方程 常数(或与其等价的方程),但是这一方程是在假定y为一与温度无关的常数下得到的近似方程,利用了上述近似方程容易使人怀疑证明的结果是否也有近似的性质.答案自然是否定的,本文提出一种改进了的证明,其中只利用热力学第一定律和理想气体的定义.从而避免了 中含有近似成份的不正确想法。 证明如下: 考虑理想气体的卡诺循环如图(1) (1)1→2.等温膨胀过程.由第一定律和理想气体的内能仅为温度的函数可知。在这个过程中系统内能不变,系统对外作的功等于系统从热源T1中吸…     

“热力学第二定律之争”及其教育功能

热力学第二定律是反应自然过程的方向性的定律,它广泛地应用于各个学科和生活领域.热力学第二定律两种说法提出的具体过程,教材中提到的很少.参考了相关文献,较为完整地展现了热力学第二定律的背景及两种说法的提出过程,为物理课堂教学提供相应的史料支撑,让学生体会物理观念和科学方法的重要性,有助于培养学生的哲学思想,特别是有助于对学生物质观、运动观以及世界观的培养.     

稳恒电流中能量守恒与转化定律的普遍形式

一　问题的提出 当我们进行基尔霍夫第二定律教学的时候可能会碰到两个问题;基尔霍夫第二定律与欧姆定律的关系如何和该定律的正负号规定法则的由来或依据是什么?围绕着这两个问题,探找了稳恒电流中有关能量守恒与转化的问题,现介绍如下.二　存在一个关于能量守恒与转化的普遍式 如所周知,热力学第一定律是说[1]:如果系统由某一状态经过任意过程到达另一状态,则其内能的增加等于在这过程中外界对系统所做的功和系统吸热的总和.即稳恒电流的条件要求任何参量都不随时间变化,因而电荷作稳定的流动以及回路导线内的电场E满足位场的条件。现在…     

热力学第二定律的新表述

 在热力学中,热力学第二定律处于核心地位,是热力学的重要理论基础.这个定律有很多系统的表述,其中最常用的形式是开尔文表述和克劳修斯表述,作为状态函数的熵就是根据这一定律确定出来的.引入熵概念以后,可以得出热力学第二定律的数学表示dS≥δQ/T和熵增加原理△S≥0.本文给出了热力学第二定律的一种新的表述,由它可以很容易得到绝对熵和温度的定义,以及dS≥δQ/T和△S≥0.     

熵定律的不可逆本质论

 熵定律,也就是热力学第二定律,是物理化学中的一个重要定律。无论从宏观的观点出发,还是从微观的角度分析,在热力学理论体系中,熵定律“占有至高无上的地位”。它与热力学第一定律一起,构成了复杂热力学系统能量转换、状态演化方向的度量和判据,且被广泛应用于科学和工程技术的许多领域。然而,如何引入熵定律,如何准确理解熵定律的物理内涵,并适度泛化熵定律,却一直是我们探讨的问题。1.熵定律的表述热力学第二定律,始于19世纪40年代人们对如何提高热机效率问题的研究。     

论与熵有关的几个问题

自克劳修斯提出熵这个物理概念后,一百多年来,它的应用已经远远超出了热力学、统计物理学范畴,而直接或间接地波及诸如信息论、控制论、概率论、数论、天体物理、宇宙论乃至生命等各个不同领域。因此,如何在热力学、统计物理课程的教学中,让学生较深入和正确地了解熵概念,是一个重要的课题。本文仅从客观上,就热力学第二定律中熵的概念,谈点粗浅的看法。 熵是热力学第二定律的最有力的概括 在一般热力学教材中,对热力学第二定律的阐述通常是采用:先从大量实验事实归纳出克劳修斯说法、开尔文说法、普朗克说法,进而证明卡诺定理,再推广应用到…     

有限系统中的若干热力学问题

对偏离热力学极限条件的有限系统中的若干基本热力学问题作些探讨.结果表明,尺度效应使系统产生一系列新的物理特性,使得统计物理教科书中诸多人们熟悉的结论对有限系统不再适用.     

外场中热力学系统能量和功的两种表述

在热力学和统计物理教科书中,处于外电场中电介质系统(或处于外磁场中磁介质系统)的热力学第一定律的数学表述采用两种不同形式 4U院=dQ-pdV+E·dP(H·dM)(1) dU2=dQ-pdV—P·dE(-M·dH)(2)通常热力学部分用(1)式,而统计物理中大多用(2)式.在这两种形式中,功具有不同表达式,系统能量也含有不同的物理意义.为了区别起见,我们分别用U1和U2表示这两式中的能量.能量守恒定律为什么会有两种不同表述?这常使初学者感到困惑不解.本文以外电场中的电介质系统为例分析这两种表述的由来,差别以及它们之间的联系.所有讨论也完全适用于磁场中的磁…     

核心素养视角下物理学史的价值体现——以“热力学第一定律”为例

把物理学史引入中学物理教学是培养学生物理学科核心素养的有效策略之一.热力学第一定律的发现涉及迈耶、焦耳、亥姆霍兹等相关历史人物,具有把物理学史融入到教学中的价值.分析教材内容呈现的局限性,展现较为完整的“热力学第一定律”的发展历史,并以此为例,结合课标的要求,分析其在培养学生学科核心素养的价值.     

今日国外物理

 1 美学者提出大科学新概念美国地球物理学家罗·海津和詹·特雷菲尔提出称之为“大科学”的新概念.美国《科学》周刊根据他们新著《大科学概念》,并征集广大学者的意见.将“大科学概念”的内容归纳为28条.即:(1)宇宙发展有自身规律可预测;(2)一切运动形式均符合牛顿三大定律;(3)能量守恒不消失;(4)能量转换遵循热力学第一、二定律;(5)电磁是同种力的两种形式;(6)任何物质都由原子构成;(7)一切物质能及微粒量子特性均离散,对其中某一物理量既不能测量也不能改变;(8)物质的原子均由“电子胶水”粘合;(9)物质的状态由组成它的原子及其排列决定.     

牛顿万有引力定律的发现渊源：从所谓的开普勒定律到万有引力定律

牛顿创建的万有引力定律与“开普勒定律”之间存在着一定的联系，然而，所谓的“开普勒定律”在前牛顿时代充其量不过是经验性的假设，并未得到普遍承认；而且，对牛顿来说，开普勒的假设没有起到传统上所认为的那种决定性作用．开普勒并未证明椭圆轨道定律和面积定律，这种证明是由牛顿本人完成的．牛顿对椭圆轨道定律和面积定律的证明及其创建万有引力定律的卓越成就已录入西方天文学史及物理学史教科书中．     

相对论热力学中玻意耳定律与焦耳定律之间的关系

证明在相对论热力学理论系统中,焦耳定律是玻意耳定律的推论,但玻意耳定律不是焦耳定律的推论.     

时间反演变换中的"t"指时间吗?

1 从t和△t谈起 时刻与时间是两个相近而不同的概念,前者对应时间轴上的"点",用t表示,后者指时间轴上的"线段",即"时间间隔",用△t表示.但很多时候,二者的区别并未引起足够的重视,甚至在教科书上二者的符号至今仍含混不分[1].比如牛顿第二定律的公式F=ma=m△v/t中,右端t实际上是时间,该用△t才对.这种符号的乱用不是小事,它将引起许多物理概念、规律的理解和应用的混乱,对时间反演的一些错误理解即为典型的一例.     

质量能转化为能量吗?质量转化为能量的条件不可能实现──两把测量的尺子

质量和能量是客观物质两个最基本的属性.质量是从“量的规定性”方面表现着物质的客观存在;能量是从“运动”方面表现着物质的客观存在.人类在同自然界作斗争中,总结出两条最重要、最基本的定律:质量守恒定律和能量守恒与转化定律.这两条定律在哲学上概括为“物质不灭”和“运动不灭”两个重要的唯物主义原理.此外,由于任何类型的物质,都同时具有一定的质量和能量,在质量和能量之间,存在着以物质为基础的内在联系,这就是质能联系定津:E=mc2.这个定律告诉我们:物质和运动是永远不可分离的.“自然界中既不存在没有运动的实物,也不存在没有实…     

热质的运动和传递-热子气的守恒方程和傅立叶定律

本文在热质和热子气概念的基础上建立了热子气的质量、动量、能量守恒方程.基于傅立叶导热定律求得了热子气粘性系数和粘性力的近似表达式.分析了傅立叶定律的物理意义:傅立叶定律是在忽略惯性力的条件下对热子气动量方程的近似.在极低温度或极高热流密度条件下傅立叶定律不再适用.     

幽默小品

 一、热力学第四定律不可能存在在讨论了热力学第一定律和第二定律之后,恩斯特教授说:“你看,表述并证明了热力学第一定律的是三位物理学家:迈耶,焦耳和赫姆霍兹;而热力学第二定律是由两位伟大的物理学家提出来的,他们是克劳修斯相汤普逊;我单独一个人发展了第三定律。这就是说,第一定律需要三个人,第二定律两个人,第三定律一个人就够了。     

用能量守恒观点分析和解答物理问题

能量守恒与转化定律是自然界中最基本和最普遍的规律之一．运用能量守恒的观点分析物体的运动与相互作用规律，是物理学中常用的研究问题的一种重要方法．在力学、热学、电磁学、光学以及原子物理学中，都会涉及一些用能量观点分析和解决的物理问题．此类问题需要学生有较高思维起点，以及对物理过程进行全面、深入分析的能力，是历年中学生物理竞赛中考查学生能力的好素材．本文通过对几道全国物理竞赛试题的解析，探讨能量守恒与转化定律在物理解题中的应用．