焦耳效应与焦汤效应的关系

关于焦耳效应与焦汤效应的关系,有的教科书中有如下的分析[1] 把焦汤系数aJT写成两项之和:aJT=第一项表示实际气体与焦耳定律偏离引起的贡献,第二项表示实际气体与玻意耳定律偏离引起的贡献.对焦耳定律的偏离使实际气体在节流膨胀后变冷;对玻意耳定律的偏离则既能致冷也能致温. 实际气体对玻意耳定律和焦耳定律的偏离井不独立,因此不宜把(1)式右方第一项看作焦耳效应在焦汤效应中的贡献. 焦耳实验研究气体绝热自由膨胀时的温度效应,焦汤实验研究气体绝热节流膨胀时的温度效应.两种过程的差别是前者气体的内能不变,后者气体的内能有变化.所…     

论范氏气体方程和理想气体状态方程的关系

一般认为范氏气体方程在大体积极限下和理想气体状态方程一样.不过理想气体还要求满足焦耳定律等,也就是内能对体积的偏导数为零.由于内能对体积的偏导数可以化为物态方程的一阶导数,是否能在状态方程一阶导数这一层次上也要求范氏方程的大体积极限和理想气体一致就值得探讨.结果表明:如果在一阶导数层次上比较,范氏气体方程在大体积极限下不能再回复到理想气体.推广范氏方程让范氏系数依赖于温度,可以得到实际气体在大体积极限下的一个渐近形式.     

关于玻意耳定律和焦耳定律相互独立性讨论的小结

玻意耳定律和焦耳定律相互独立,是热力学中早已有的论断．文献[1]以（δU/δp)θ→∞违反热力学为由,从玻意耳定律导出了焦耳定律,从而说明二者并非相互独立．文献[2]指出（δU/δp)θ→∞是可能的,并不违反热力学．该文还写出了遵从焦耳定律的气体物态方程的普遍形式(此式在前人的文献中已出现过)。     

关于焦耳定律与玻意耳定律是否相互独立的一点说明

文献[1]中关于焦耳效应与焦汤效应关系的分析是从“实际气体对玻意耳定律和焦耳定律的偏离并不独立”这个命题出发的.这个命题是否成立,关键在于是否存在遵守玻意耳定律但不遵守焦耳定律的实际气体. 从形式上看,遵守玻意耳定律的气体的物态方程能一般地写成其中f(T)是绝对温度T的任意函数.然而,实际上函数f的形式并非任意.E.A.Guggen-heim曾根据实际气体在低压极限下 保持有限的经验事实提出了实际气体的第一维里系数只能是T的线性函数的假设,并以此作为绝对温度测量理论的依据[2].在统计物理学中,如果假定气体分子具有有限的作用力程,也…     

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…     

范德瓦耳斯气体与焦耳-湯姆孙效应

大体说来,仅当密度很小时,气体才近似地遵守理想气体定律(主要有两个,即理想气体状态方程和焦耳定律,它们是彼此独立的).从微观上看,当气体密度不很小时,理想气体定律发生偏差的原因可归结为分子间有相互作用力(质心间距离较近时相吸,距离甚近时相斥).     

求解热循环过程效率的一种一般方法

在普通物理热学课中,经常碰到求热循环过程的效率问题.热效率 ,要求出η,必须解算循环过程对外做的总功 A和从外界吸收的全部热量 Q[1].本文对于理想气体,从状态方程和热力学第一定律出发,给出求吸收的热量Q的一种一般方法。 设有n摩尔理想气体经过某种热循环,过程方程P=P(V)已经给出. 据热力学第一定律dQ=dU dA 其中,dQ为吸热,CV为定容摩尔比热,dT和dV分别代表温度和体积的微分. 由理想气体状态方程p·V=n·R·T(2)得 (3) 式(3)代入(1)式得 对于理想气体,CP=CV R CP表示定压摩尔比热. (4) 下面分两种情况讨论 i)当dV>0时,欲使d…     

非相对论热力学中玻意耳定律与焦耳定律的相互独立性

证明在非相对论热力学理论系统中,焦耳定律不是玻意耳定律的推论,玻意耳定律也不是焦耳定律的推论．用热力学证明理想气体的低温热容满足关系式∫0ε[Cv(θ）/θ]dθ= ∞,并对以往的争论给予一些评论．     

理想气体的定义和它与热力学第二定律的关系

本文証明,定义理想气体必須用两个相互独立的方程。除PV=nRT外,若不用((?)E/(?)V)_T=0,便要用T=0。論証表明,仅根据PV=nRT,由第二定律仍不能得到((?)E/(?)V)_T=0,以下将根据第二定律的喀喇氏公式和卡諾循环来証明这一点。在大多数热力学教科书中,第一定律提出以后跟着就討論一些例子,而理想气体則是这种恰当的例子,它的定义通常由PV=nRT,(1) ((?)E/(?)V)_T=0 (2)給出,式中P为压強,V为容积,n为克分子数,R为气体常数,E为能量,而T为用理想气体温标测量的温度。提到这个定义时,往往有人认为第二个式子可以省略掉,因为他們誤认为,当由第二定律导出某些方程后,此式便能由第一     

范德瓦耳斯气体与焦耳-汤姆孙效应

大体说来,仅当密度很小时,气体才近似地遵守理想气体定律(主要有两个,卽理想气体状态方程和焦耳定律,它们是彼此独立的)。从微观上看,当气体密度不很小时,理想气体定律发生偏差的原因可归结为分子间有相互作用力(质心间距离较近时相吸,距离甚近时相斥),因此,真实气体性质的研究,不仅有重大实际意     

也谈理想气体的定义

讨论了理想气体的定义,证明了在理想气体定义的问题上,焦耳定律条件和绝对热力学温标与理想气体温标相等（即θ=T）的条件是等价的。     

对理想气体方程pV=NkBT的讨论

应用统计物理的方法重点研究量子理想气体,得到其物态方程为pV=NkBT(1 △),并对量子近独立粒子之间的统计关联作了讨论,从而证明pV=NkBT对理想气体不一定成立.     

焦耳定律的建立

焦耳定律是基础物理教学的重要内容之一,在一些中学物理教材中,往往会涉及焦耳(James Prescott Joule,1818～1889)的生平和科学贡献[1-2].本文依据焦耳的论文和一些研究文献,详细介绍了焦耳定律的建立背景,以及提出焦耳定律的实验研究过程,并对焦耳的研究特点和成功因素作了一些初步分析,希望为焦耳定律的教学提供物理学史方面的参考资料.     

理想气体状态方程——从经典到量子

1 经典理想气体状态方程 1662年玻意耳和1679年马略特发现气体的压强p和体积V的乘积,在温度T一定下,是一个常量,称为玻意耳-马略特定律.     

基于Thomas-Fermi-Kirzhnits模型的物态方程研究

本文针对丝阵Z箍缩等高能量密度物理实验的数值模拟研究, 建立了一种适用温度、密度范围宽的三项式半经验物态方程. 三项式半经验物态方程包括零温自由能项, 电子热贡献项和离子热贡献项. 零温自由能项采用多项式拟合的方法确定. 多项式系数通过多项式计算的结果与高压缩比区域和压缩比为1时零温Thomas-Fermi-Kirzhnits模型计算的结果对应相等得到. 离子对物态方程的热贡献采用一种准谐振模型, 此谐振模型可以描述离子在固态相中的行为, 并且在高温度、低密度区域趋近于理想气体物态方程. 电子对物态方程的热贡献采用含温Thomas-Fermi-Kirzhnits模型计算. 利用所建立的三项式半经验物态方程计算了铝的等温压缩曲线, 并与实验数据做了对比. 给出了很宽温度、密度范围内铝的压强, 其数据与相应的SESAME数据库数据做了对比.     

关于焦耳效应与焦汤效应的关系

关于焦耳效应与焦汤效应的关系,《物理》在《问题讨论》栏目中发表了顾雁的文章[1],表明这个问题有必要进一步讨论.顾雁的文章提出了一些新见解,明确求出了焦耳效应在焦汤效应中直接贡献的部分.但该文章中有些问题值得商榷. 不少热力学教科书中都指出[2,3],实际气体的焦汤系数不等于零是两个因素造成的,一是焦耳系数不等于零,一是玻意耳定律不正确.得此结论主要是由于焦汤系数αJT,可写成两项之和:不难看出,(1)式中第一项表示实际气体与焦耳定律偏离所引起的贡献,第二项表示实际气体与玻意耳定律偏离所引起的贡献.顾文认为,实际气体对玻意…     

测普适气体恒量的实验方法

普适气体恒量R,是物理学中的主要常数之一。这里介绍一种适合中学用的实验方法,供参考。一、实验原理质量为m千克、摩尔质量为μ千克/摩尔的理想气体,其状态方程为:(PV)/T=m/μR 用电解水器电解水时,在正负电极上分别析出氧气和氢气,并分别收集在电解水器的两支集气管里。它们的压强P、体积V以及绝对温度T可用常规方法测定。其质量可根据法拉第电解第一定律和第二定律计算,即:     

气体常数的新进展

气体常数R的定义来自理想气体的状态方程:其中V为理想气体的摩尔体积,p与T分别为该状态下气体的压强与温度. 然而,在实际测量中,我们不能直接从R=pV/T求R,因为实际测量的总是真实气体.对于真实气体,上式应改为其中B(T),C(T),…称为维里系数. 只有在恒定温度下,测量一系列不同压强下的气体密度,再外推到零压强(无限体积)的情况,才有可能获得理想气体的摩尔体积. 早先测量气体常数基本上都是沿着这条路线.这个方法被人们起了一个不太确切的名称,叫“有限密度法”. 一直到1973年,在历届基本物理常数平差中,气体常数的数值都是根据有限密度…     

关于焦耳定律实验的讨论

焦耳定律Q=I2Rt是中学物理中重要的电学定律,对于焦耳定律的实验演示,教材或教参上常用的方法主要有:(1)传统的煤油吸热法.将阻值不同的电阻丝串联后插入盛有相同质量煤油的量热器中,通电后看哪个量热器中煤油温度升高快,从而说明热量与阻值的关系;再将阻值相同的电阻丝插入相同质量的煤油中,通以不同的电流,看哪个量热器中煤油温度升高快,从而说明热量与电流的关系.     

氦的液化和超导电性的发现

 十九世纪后半叶,在研究气体的性质随压强和温度变化的关系上,荷兰物理学家作出了重要贡献.1873年、苑德瓦尔斯(Van der Waals)在他的博士论文《气态和液态的连续性》中,提出了包括气态和液态的“物态方程”,即范德瓦尔斯方程.1880年、范德瓦尔斯又提出了“对应态定律”,进一步得到物态方程的普遍形式.在他的理论指导下,英国人杜瓦(J.Dewar)于1898年实现了氢的液化。他所在的荷兰莱顿大学发展了低温实验技术,建立了低温研究所.这个研究所的创始人就是著名低温物理学家昂纳斯(K.Onnes,1853-1926).