| 一个有趣的热力学问题:硬币何时“翩翩起舞”? |
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| 引用本文： | 陶封邑,庄洋,黄敏,赵芸赫,马宇翰.一个有趣的热力学问题:硬币何时“翩翩起舞”?[J].大学物理,2019,38(11). |
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| 作者姓名： | 陶封邑 庄洋 黄敏 赵芸赫 马宇翰 |
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| 作者单位： | 四川省成都市新都一中铭章学院,四川成都,610500;电子科技大学电子科学与工程学院 610054;首都师范大学附属中学,北京100048;北京师范大学物理学系,北京100875;中国工程物理研究院研究生院,北京,100084 |
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| 摘 要： | 从热力学的角度,本文对2018年国际青年物理学家锦标赛(IYPT2018)的第三个课题"跳舞的硬币(Dancing Coin)"进行了理论分析.该现象与生活密切相关,描述了一个温度非常低的瓶子上一枚硬币所发生的运动,且这样一个热力学系统可作为一个很好的教学案例,让学生对气体的热化、绝热膨胀等相关热力学过程有直观深入的了解.本文的研究得到硬币弹起时间和系统的热力学量的关系,同时发现,硬币"跳舞"的时间间隔与系统与环境的温差呈负相关,即硬币跳舞的时间间隔随着系统被环境加热而越来越长,直至无法跳起.进一步研究表明,瓶内气体的初始温度与环境温差越大,最大弹起次数越大;临界压强与大气压越接近,最大弹起次数越大.本文最后通过实验验证了所给理论模型中的假设及其预言的正确性.
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| 关 键 词： | IYPT 跳舞的硬币 等容升温 绝热膨胀 |
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