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光速是绝对不变的吗?| No.64

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2017-07-07 10:30

正文

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3

Q

为什么气体向真空扩散不做功?

By 时间掌灯人

A

题主指的应该是理想气体吧?确实是有这么个结论。有些问题呀,其实换个角度就很容易看清楚啦。物体不受任何外力(包括空气阻力、摩擦力、外部支持力等)时,总保持静止或匀速直线运动状态,动能不变吧?两个物体发生弹性碰撞,虽然各自速度改变,但是总动能不变吧?既然总能量都没变,当然就不做功喽。把这里的物体换成理想气体模型中的气体分子,不就是结论了吗?对于理想气体而言,无需考虑气体分子间的相互作用,且分子间的碰撞也视为弹性碰撞,因此,这团气体向真空扩散时当然是不做功的。

另外补充一点,若是把气体装在一端封口的注射器中,再放在真空中,那么气体推动活塞向外运动就是需要做功的啦,因为这里涉及气体分子对活塞的碰撞,并将一部分能量用于推动活塞运动,转化为活塞运动的动能和摩擦生热的内能;当外界非真空的情况下,则还要抵抗外部气压做功。自由扩散和有容器的情况是不同的,应注意区分。


4

Q

请问微观上热传递的实质是什么?

By 我爱物理

A

热传递主要存在三种形式:热传导、热辐射和热对流。

热传导是指介质无宏观运动时的热传递,在微观上是粒子碰撞或原子、分子等振动发生能量交换的结果。例如气体或液体中,分子运动相对自由,四处碰撞,动能发生转移;固体中则主要是邻近原子通过键的作用将运动的能量传递过去。在晶体中,也常将晶格的不同振动模式抽象为声子,通过声子的运动、产生和湮灭来研究热的传递。

热辐射是一切高于绝对零度的物体都会具备的向外辐射电磁波的属性,也是真空中热传递的唯一方式。其微观上是由于分子、原子中的电子既可以吸收特定的能量向高能级状态跃迁,又有一定的概率辐射电磁波回到低能级。

热对流是流动介质对热量的传递过程,微观上是流体微团直接携带能量、在空间上转移位置,从而实现热的传递的。这一过程通常涉及重力和浮力的作用,并且与材料密度随温度而改变的特点直接相关。


5

Q

以导体传导电子信号,能构成电子计算机,那传统意义上的“机关”和现代意义上的机械结构能不能称之为“力学计算机”呢?







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