热力学第三定律创立的过程及其发展

 热力学第三定律的建立已近１００年。一个世纪以来,它同热力学第一定律、第二定律一道为热力学统计物理学的发展和完善起到了支柱的作用,是热力学统计物理学的基本理论基础之一。然而对于它的创立过程,物理学和化学都各自从自己的角度去阐述其发展。其实热力学第三定律是物理学家和化学家们长期共同努力探索,而特别是为了适应化学发展的需要而建立起来的物理规律。１９０６年德国物理化学家能斯特（Ｎｅｒｎｓｔ）就是从化学平衡常数的确定出发,导致了热力学第三定律的建立,即著名的能斯特定理和ＯＫ不能达到原理。接着,许多其他科学家在此基础上进一步对该定律作了大量的研究,并提出了他们相应的说法。     

阿佛伽德罗常数和它的测定

阿佛伽德罗常数是物理学、化学中的一个重要的基本常数.它的发现与确定对原产分子学说的最后胜利,对微观现象同宏观现象联系的建立,对化学的发展和化学计量的确立起了决定性的作用. 十九世纪初,英国的化学家道尔顿建立了原子学说.但是他的学说很快就与盖-吕萨克发现的气体化合体积定律发生了不可调和的矛盾.这一矛盾的解决是意大利物理学家阿佛伽德罗的贡献.阿佛伽德罗首先把原子与分子区别开来,提出分子(组合分子)和原子(基本分子)是两种不同的概念.根据这种概念及盖-吕萨克的体积定律,他于1811年提出了著名的阿佛伽德罗假说:在同温同压下…     

激光辐射控制化学反应

 很多年以来,化学家们总试图借助于激光来控制化学反应过程,可是一直没能成功。但是利用激光照射物质时产生的精细量子效应,就可以达到这一目的。     

邮票上的物理学史连载邮票上的物理学史(29)--门捷列夫和周期表

19世纪里无机化学有了很大的发展.从1807年到1844年,通过电解方法制得了钾、钠、钙等活泼金属元素.到了60年代,开创了光谱分析方法,又发现了铯、铷、铟等元素.到1869年,一共发现了63种化学元素.对这些元素及其化合物的性质,积累了大量经验知识.但是,这些知识却显得杂乱无章,缺少一条综合的、有内在逻辑联系的规律.不少化学家进行过元素分类的尝试,但是他们的工作只是对部分元素有效,不能把全部元素归纳到一个总系统中,直到俄国化学家门捷列夫提出周期律,才建立了这么一个体系.     

邮票上的物理学史——门捷列夫和周期表

19世纪里无机化学有了很大的发展 .从 1 80 7年到1 84 4年 ,通过电解方法制得了钾、钠、钙等活泼金属元素 .到了 60年代 ,开创了光谱分析方法 ,又发现了铯、铷、铟等元素 .到 1 869年 ,一共发现了 63种化学元素 .对这些元素及其化合物的性质 ,积累了大量经验知识 .但是 ,这些知识却显得杂乱无章 ,缺少一条综合的、有内在逻辑联系的规律 .不少化学家进行过元素分类的尝试 ,但是他们的工作只是对部分元素有效 ,不能把全部元素归纳到一个总系统中 ,直到俄国化学家门捷列夫提出周期律 ,才建立了这么一个体系 .门捷列夫 (图 1 ,苏联 1 951年 ,俄…     

用短路法求网络的电阻

计算通过网络中各支路的电流的问题,从理论上说可以用基尔霍夫定律来解.但实际上它只适用于解一些非常简单的问题.在许多复杂的问题中,应用基尔霍夫定律必定会导出含有许多未知数的复杂的线性方程组.因此,这个定律只能在理论上适用. 为此,学生们(教师也一样)常常喜欢用别的方法来解这些问题,这种方法能避免在应用基尔霍夫定律时所要做的那种乏味的运算. 例如,Worner①在Phys. Teach. 20, 477(1982)上已经介绍了一个比较简单的方法来解如图1所示的立方体网络(此网络的每条支路上都有一个相等的电阻R),这个方法是应用对称性和叠加原理. 我找…     

关于向心力的讨论

我们在讲匀速圆周运动时,首先遇到的物理概念是向心加速度和向心力,以及反映它们间关系的曲线牛顿第二定律．学生们正是围绕着向心加速度,向心力和曲线牛顿第二定律,产生了一系列的模糊概念,有的甚至是错误的概念为此,在教学中作一些引深的讨论是有助于概念的掌握的．     

X射线能谱分析

1895年发现了X射线.1923年前后莫斯莱(Mo-sely)对X射线特征谱和原子序数之间的关系作了系统整理,得到了莫斯莱定律;随后布喇格(Bragg)发表了X射线衍射定律.X射线光谱分析的基础就这样奠定了.1923年丹麦物理工作者在X射线光谱中成功地把给(Hf)从化学、物理性能十分相似的锆中区别出来,证实了第72号元素的存在;以此为开端,作为成份分析的手段,X射线分析就因其非破坏性、快速、准确、操作简单等长处,在材料鉴定、生产过程质量控制中应用开了. 但是X射线光谱分析真正的繁荣是四十年代以后的事,这是因为终于制造出了稳定的X射线激发源、加工…     

利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律的设计

介绍了设计性实验“利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律”.该实验要求学生理解刚体动力学原理;利用实验室现有的仪器,对刚体转动惯量实验仪进行改装;提出新的实验原理,可以对阻力矩进行估测,利用该实验装置验证刚体定轴转动定律.     

用弹性模型分析分子马达向前向后运动的概率

通过考虑分子马达kinesin的两个头处于不同的力学化学状态时具有不同的劲度系数,建立了弹性模型并根据玻尔兹曼定律分析了分子马达向前向后的行走概率,得到向前向后运动概率之比与外力的依赖关系,与Carter和Cross的实验结果相吻合.并且还用建立的弹性模型分析了实验上观察到的分子马达单向运动的因为以及在有外力时分子马达...     

相对性原理对普遍定律和非普遍定律参考系变换性质的不同要求——关于协变性疑难的进一步讨论

提出普遍定律和非普遍定律以及“协变”与“可导出”的明确定义，证明狭义相对性原理（及其伽利略近似）要求在惯性系变换下，自然界普遍定律是协变的，非普遍定律不协变但是“可导出”的，一切定律都服从相对性原理，从而进一步解答了由爱因斯坦，朗道关于狭义相对性原理的一种错误表述所引起的“协变性疑难”，还将有关结论推广到广义相对性原理情况。     

门捷列夫（Mendeleyev，Dmitry lvanovich 1834—1907）俄国化学家（Chemist，Russia）

门捷列夫生于西伯利亚多波尔斯克一位中学校长家里。在校时擅长数学、物理和地理学。1855年取得教师资格，并获金质奖章。1859年被派往德国海德堡大学进修。1868-1870年写出《化学原理》。深入探索了元素性质间的关系，对所有已知元素按原子量递增的顺序排列成表，显示出元素性质具有周期性的变化。这使人们注意到元素的化学性质之间具有内在联系。这个新体系，在开始时并没有取得广泛承认，但随着时间的推移，科学性越来越明显。他预言周期表上的空缺，将由未知元素来填补。     

热力学第二定律的教学设计

热力学第二定律在工程建设领域、生命科学和生活节能中应用十分普遍而且起着巨大的指导作用,是 学生学好专业课程和在今后从事专业工作必须掌握的理论知识. 但由于这部分内容的概念抽象, 原理费解,实际教 学效果不是很好. 笔者结合多年教学实践提出了一个关于热力学第二定律的教学设计方案     

元素周期律与对称性

 元素周期律是俄罗斯化学家门捷列夫1869年在对自然界中各种元素的化学和物理性质的大量实验资料进行分析比较后,发现元素的性质随着各元素的原子量大小顺序呈现周期性变化而得出的规律。性质相似的元素组成一族。例如惰性气体元素,按原子量大小,依次为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等,这些元素的原子的电离能特别大(见图1),不易与其他原子结合,在自然界中以单原子分子的形式稳定存在,所以称为惰性气体,在周期表中属于零族元素。     

利用扭秤检验牛顿反平方定律在近距离范围的正确性

许多理论模型预言牛顿引力反平方定律在近距离下将发生偏离.本文简要介绍了牛顿反平方定律的实验检验现状,给出了利用精密扭秤技术检验近距离反平方定律的实验原理和实验结果,分析了扭秤实验的热噪声和灵敏度.     

物理学与航空科学

本文主要的目的在:试图给中学物理教师指出物理学和航空科学之间的血肉的聊紧。文中通过具体的实例,说明物理学中一些重要的基本定律,如能量守恒定律、质量守恒定律、牛顿运动定律和阿基米德原理等在航空方面的应用。教师们讲授这些定律时,结合到上述的例子,可以使学生一方面了解这些定律具有极其重要的生产实践上的意义;另方面学生也可以学到一些简单的航空基本原理,从而提高他们的学习兴趣——作者。     

弗兰克-赫兹实验中电流信号强度随温度变化的现象

弗兰克-赫兹实验中,IP-VG2K信号的强度会随温度和灯丝电压而变化.本文发现在温度低于160℃时,IP-VG2K信号强度随温度的升高而减小;当温度超过170℃后,信号随温度的升高而增大.本文提出了电场中Hg蒸气被热电离的模型,利用热力学平衡定律和Le Chteler原理,对此现象提出了合理的解释并通过了实验的验证.     

基于热质理论的热波传递现象研究

基于热质的概念应用牛顿力学原理建屯了热质输运的控制方程,推导得到了普适的导热定律.在惯性力可以忽略时它即退化为傅立叶导热定律,反映出非傅立叶导热现象的本质是热质的惯性引起的.当热流和温度对空间的惯性以及温度对时间的惯性可以忽略时,所得到的导热定律可以退化为CV模型.对热波传递的数值分析表明:当热扰动和热流都比较小时,热流在空间加速的惯性可以忽略,基丁热质理论的热波方程和CV模型符合得很好;但是,在描述较大的热扰动时,由于热流的空间加速惯性不能够被忽略,CV模型的结果在两个温度波峰叠加时会出现负温度的非物理现象,而基于热质理论的普适导热定律的结果则克服了这一缺陷.     

透明液体质量分数与折射率关系的居家实验

基于折射定律和光杠杆原理设计了透明液体质量分数与折射率关系研究的居家实验,通过多边形容器的2个面折射,采用光杠杆原理将因液体质量分数变化而引起的折射光线偏移量放大,再利用折射定律和光杠杆的几何关系得到液体折射率和光线偏移量之间的关系.以NaCl溶液为例,分别用方形容器和三角形容器进行了测量,实验结果表明液体的质量分数与折射率呈线性关系,与经验公式吻合,且方形容器的测量精度更高.     

(火积)耗散理论在换热器设计中的应用

本文首先说明(火积)耗散理论避免了最小熵产原理和傅里叶定律间的矛盾,显示了其在处理导热问题上的优越性.然后利用热力学(火积)和熵的关系,推出了换热器中由流体阻力引起的(火积)耗散表达式.