论热力学基本概念的逻辑结构

一、引 言 一般书刊对于热力学基本概念的说法很不一致.例如对于“温度”一词,Planck“、Roberts[2]和 Zemansky[3]等人的说法就差别很大,有的只用气体温标来定义,有的竟用主观感觉来定义,等等.颇多说法不够明确和准确,甚至有逻辑混乱之处(见下).至于非平衡态,则花样更多,很难统一.在处理实际问题如描述等离子体时,一般温度的概念有时可用,有时则否,使人感到难以捉摸.又如“内能”一词,它有时包活宏观的力学能,有时则不然,这使专家学者也颇费周章.此外尚有借用温度这个词而没有指明的,如天线的温度等.凡此种种,反映出许多基本概念没有公认…     

力学的基本概念(Ⅱ) 质量和物质的量

一、关于惯性质量 牛顿正式将质量概念引进物理学.在他的名著《自然哲学的数学原理》里,开宗明义的第一条定义就是:“物质的量是用它的密度和体积一起来量度的.”接着,在对这一定义的阐释里,他又说:“我在以后不论何处称之为‘物体’或‘质量’的,就是指这个量而言.”[1] 由此可见,牛顿并没有将质量定义为物质的量,而只是将物质的量也叫做物体或质量.在《原理》一书中,牛顿确实把这三个名词当做同义词使用.牛顿多次说过物质的量同物体所受引力成正比,也说过物质的量同物体的惯性成正比,但这些都不是他所下的定义.如上所述,牛顿将质量即物质…     

质量定义为“物质的量”是有确定意义的

质量是物理学的一个基本量,也是物质的一个根本属性.很显然,讨论质量问题不能仅就物理学而言,必须结合哲学来考察. 一、质量定义为“物质的量” 是有确定意义的 牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的第一条定义是:“物质的量是用密度和体积一起来量度的.”并加注释说:“空气的密度加倍,体积加倍,它的量就增加四倍;体积加三倍,它的量就增加六倍.”[1]既然密度和体积的乘积等于质量,因此,这个定义实际是说,“物质的量”是用质量来量度的.在牛顿力学体系中,质量是一个最基本的概念. 毫无疑问,牛顿是用形而上学的观点来理解“物质的量”的.他认…     

组成论介绍(下):广泛的应用

1　概念的应用1.1　广义集合与分布函数概念的应用广义集合概念使“客观事物”概念清楚了一层 .广义集合连同分布函数概念又超脱过细的学科分类 ,它们具有“相对普适性”、“相对确切性”和“形式的相对具体性”[7] .这使它们比“客观事物”概念更容易进入各个自然 (社会 )科学领域 .概率分布是概率论中的重要概念 ,也是新定义的分布函数的特例 .分布函数是统计物理学中的重要概念 ,也是新定义的分布函数的特例 .所以分布函数早就在这些领域广泛应用了 .把一般事物整理为广义集合 ,这为发现分布函数理清了思路 .发现一个函数就是找到一种客…     

三道相似计算题的解法分析

例1　已知小红在第一段路程中的步行速度为ｖ1,在第二段路程中的速度为ｖ2,如果前后两段的路程相等,求小红在整个路程中的平均速度为多少?解:根据平均速度的定义,其值的大小应等于总路程和总时间的比值.由于路程相等,所以总路程为2ｓ,总时间应为两段路程的时间之和如图1所示,而其时间分别为ｓｖ1,ｓｖ2,故列方程可知:图1ｖ=ｓ总ｔ总=2ｓｔ1+ｔ2=2ｓｓ/ｖ1+ｓ/ｖ2=2ｖ1ｖ2ｖ1+ｖ2例2　已知两金属的密度分别为ρ1,ρ2,质量均为ｍ,求两金属制成的合金的密度.解:平均密度的计算仍然要抓住“两总”,即总质量、总体积.由图2可知,总质量为2ｍ,总体…     

光学系统的光心

光心是几何光学中的一个非常重要的概念,国外光学教材中还提到厚透镜的光心.“光学”[1]一书中介绍了特殊情况下如何确定厚透镜的光心.“光学基础对”[2]中指出,(在特殊情况下)“厚透镜光心的位置仅依赖于透镜的两曲率半径和厚度”.在一般情况下光学系统的光心如何确定、如何定义、如何计算,没有专门的论述.本文就上述问题作进一步讨论.一、光心的定义 光学系统都具有这样一个特殊点,任何光线通过这个点方向不变.这个点就是光学系统的光心.我们完全可以根据光心的这种特殊性质来定义光心.我们知道,沿主轴的光线方向不变,可以肯定光心必在主…     

变化电磁场中电压和电势差的概念

在恒定电场中,场强积分与路径无关,“电压”与“电势差”是同义词,概念是明确的。但在变化电磁场中电场有旋度,场强的积分随路径而改变。许多书籍引用“电压”一词,但又没给明确的定义,在教学中往往引起一些模糊的概念。如何定义上述两个名词,是一个值得商榷的问题。 一、电压的概念 如果将恒定电场中电压的定义稍加推广,即可定义电磁场中任意两点1、2间沿给定路径L的电压为一般电压随积分路径的不同而改变,简单地说某两点之间的电压是没有意义的。 以上定义的优点是直接与测量相联系,因为(1)式中的路径L就是在1、2两点间联接电流计G(或电…     

重力的新定义:动量流的视觉

当前流行着各种各样重力的定义.这些定义在重力和相关概念(如失重)的教学中会出现混乱.运用动量流的概念,笔者找到了一种新的重力的定义.它可以避免这种混乱.     

光学玻璃抛光表面的腐蚀

在某些光学玻璃已抛光好的表面上经常(有时可达100%)出现一种干涉彩色斑痕,这就是腐蚀现象。这种斑痕往往影响零件质量,严重者甚至使零件报废。本文讨论腐蚀斑痕产生的规律以及防腐蚀措施。一、斑痕现象对于干涉彩色斑痕,各工厂有各种不同的称呼,如“出油”、“起油”、“油斑”、“起雾”、“化学雾”、“化学霉”等。在反射光下,用肉眼观察(有时要借助于放大镜)为褐色或干涉     

关于“猝量”

读到沈惠川先生《吴大猷先生点评〈经典力学〉》一文 (以下简称沈文 )最后一节 ,其中说 :“‘猝量’理论是吴大猷先生于 1997年偶然发现的”等等[1] .吴大猷老先生是我的老师的老师 ,虽然没有机会亲受他的教诲 ,但我对他一直是非常尊敬的 .我以为应当就这一问题发表几点意见 :(1)从沈文中第 (5 )式可见 ,对单位质量说来 ,“猝量”(ｊｕｍｐｕｌｓｅ)定义为坐标对时间的三阶微商对时间的积分 ,亦即是加速度的增量 .这个量的微分形式 ,即上式里的被积函数 ,当然就是加速度的变化率 .事实上 ,这个问题的讨论已经有了很长的历史 .从文献 [2 ]可…     

《密度》单元学习辅导

1 单元知识要点 学习本章要求 对“密度”概念、定义式加深理解与掌握;熟练运用定义式及其变形式来解决有关测定物质密度、计算物体体积或质量的问题。1.1 密度的定义:单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度。它反映物质实体     

学习《电磁学》的一点体会

读了北京师范大学张静江教师写的“和初学《电磁学》的同学谈谈学习方法”一文后,我深有感触。张老师教诲我们“要在掌握物理概念上下功夫”,只有基本概念清楚,才能牢固地掌握知识。要牢固地掌握基本概念,除了正面去努力准确地理解它以外,往往需要经过一些反面事例的“教训”。就是在碰到一些似是而非的问题时应该深入思考。当“是与非”的界线真正地划清楚的时候,也就是你真正理解和掌握这个物理概念的时候。往往这样经过反面“教训”而掌握的概念是牢固的、准确的。下面就是我在一个似是而非的问题中得到的一点体会。 如图1所示,有一铜圆…     

也谈“三维导体”的自感系数

读了颜家壬同志《求三维导体自感系数的另一方法》一文[1],颇受启发,也想就此问题发表一些议论. 文[1]中所谓“三维导体”是指“有一定横截面积的导体回路”,本人更倾向用这后一名称. 严格地说,“自感系数”的概念只适用于似稳电路.在似稳条件下,电流密度j与磁感强度B一样,形成无散的矢量场,即电流线(管)和磁力线(管)都是闭合的.它们之中有的相互链结,有的则不然,在空间交织成复杂的图象. 如[1]所述,有横截面积的导体回路自感系数的“计算方法”(更确切地,也许应该说是“定义”)有三: (1)磁能法,即通过下式计算自感系数L;积分遍及有磁场的…     

狭义相对论动力学的逻辑体系

阐述了物理逻辑体系的构成,依据马赫动力学逻辑体系的基本思想,给出了狭义相对论动力学的一个严格的逻辑体系.其中给出了一般情况(包括高速和低速情况)下质量和力的操作型定义,并对马赫提出的力的定义———“质量与加速度的乘积”进行了批评和修正.对另外一些相关问题,如牛顿第二定律的实验检验也作了讨论.     

正确把握“ 种差+属”的下定义方法

基本物理概念的定性定义必须借助于形式逻辑方法. 形式逻辑方法最有代表性的是所谓的“ 种差 + 属”定义方法, 主要介绍了这种定义方法的内容、 分类、 需要满足的规则及其局限性, 并在此基础上研讨了一些物理 概念定义的不妥之处     

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…     

质量浅议

在物理学中,质量是整个牛顿力学的基础,是一个很重要的物理量．牛顿的名著《自然哲学的数学原理》,开宗明义的第一条就是“物质的量是用它的密度和体积一起量度的”,接着,在对这定义的阐释里又说：“我在以后不论何时称之为‘物体’或‘质量’的,就是指这个量而言”...     

质量基本单位千克的定义演变及其意义

千克的定义从米制公约起发展到国际千克原器,到现今基于普朗克常量的新定义,经历了200多年.新定义的最大特点是改变依赖实物的定义方式,基于自然常数,这是由于以实物定义具有不稳定性和不可靠性以及量值传递的不便性,且千克的重新定义使SI体系协调统一,并潜移默化地更新质量测量观.千克定义的演变无论对质量测量相关领域还是对大众对科学精神的不断认识都有着重要的意义.     

物理实验中的名词、术语和概念

1.(量的)真值 对真值的定义表述有多种,现摘引几种如下. (1)“被测量本身所具有的真实大小称为真值.”[1] (2)“如果实验已消除系统误差,只存在偶然误差,……,无穷多个观测值的平均值,就是被测物理量的真值.”[2] (3)“表征在研究某量时所处的条件下严格地确定的量值.”[3]量值是指用数和适宜的单位表示的值. 比较上述对真值的几种定义,我们认为:(1)是理想化的、理论上的定义;(2)的定义物理图象不清晰,侧重于从数学上来定义真值.(3)的定义是客观的、科学的,也很确切.它体现了真值的客观存在,又排除了真值的宏观取值的不确定性.例如,钢丝的直…     

前概念对物理概念教学的影响及教学策略

物理概念是“整个物理学理论的基石”，是“物理思维的细胞”．学生对物理概念的掌握程度会直接影响到其物理学的学习质量，物理概念教学的重要性是不言而喻的．但是，物理概念教学却并非易事，一般来讲，它要受到诸多因素的影响和制约，其中，学生头脑中前概念的存在就是一个很重要的影