常见物理名词解析

常见物理名词解析

常见物理名词解析物理学科概念【热学】热学是物理学的一个重要部分。它专门研究热现象的规律及其应用。对热现象的研究一是由观察和实验入手总结出热现象规律构成热现象的宏观理论叫做热力学二是从物质的微观结构出发即以分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发应用统计方法去研究热现象的规律构成热现象的微观理论叫做统计物理学。它所研究的范围包括测温学、量热学、热膨胀以及热传递等。若从广泛的涵义上热学还包括其他有关热现象研究的热力学、分子物理学和热工学等分科。热力学和统计物理学研究对象是一致的都是研究物体内部热运动的规律性以及热运动对物体性质的影响但是研究的方法截然不同。热力学根据观察和实验所总结出来的热力学定律以严密的逻辑推理来研究宏观物体的热性质它不涉及物质的微观结构。统计物理学则从物质的微观结构出发依据每个粒子所遵循的力学规律用统计学的方法研究宏观物体的热性质。热力学对热现象给出可靠的依据用以验证微观理论的正确性统计物理学可深入探讨热现象的本质使热力学的理论获得更深刻的意义。因此这两种方法起到了相辅相成的作用使热现象的研究更加深入。【热力学】它是研究热现象中物态转变和能量转换的学科。由观察和实验总结出热现象的规律构成热现象的宏观理论。在19世纪中叶焦耳等人通过多次实验将热确定为能的一种形式从而建立了热力学。热力学的研究是从大量经验中总结了自然界有关热现象的一些共同规律而得出热力学定律即热力学第零、第一、第二和第三定律用严密的逻辑推理来研究宏观物体的热性质及规律。热力学所研究的内容在量子力学发展以前就有了一定的基础故论及的系统及所持的理论均出于宏观的概念。主要探讨物质系统的平衡状态以及与平衡状态偏离不大的物理、化学过程近年来对非平衡状态过程的研究亦取得一定的成果。热力学不涉及物质内部的微观结构对热现象的本质亦不能作出解释这是它的局限性这些都需要统计物理学来补充、说明并加以发展。【统计物理学】是用统计方法研究由大量微观粒子组成的物质系统内部热运动规律及其对系统性质的影响。它是从物质的微观结构即从分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发来研究热现象的规律构成热现象的微观理论。统计物理学的前身是气体分子运动论。统计物理学是从宏观系统内部的微观结构出发根据微观粒子所遵从的力学规律用统计方法将系统的宏观性质及其变化规律推导出来。所以统计物理学与热力学两者之间可以相互补充。19世纪在经典力学基础上形成了“统计力学”。在研究气体处于平衡状态下的性质方面取得成就对热力学已经获得的结果能从微观角度更深刻地加以阐明。以后随着研究范围的扩展而取得统计物理学的名称。20世纪以来由于发现微观粒子具有量子性质之后在量子力学基础上形成“量子统计物理”。统计物理学对于许多涉及多体问题的学科都有重要应用。例如在固体物理学、原子核物理学、物理化学和天体物理学等方面均取得巨大成就。在相变超导性、超流性、等离子体等方面运用统计物理方法于近年来亦有很大的进展。热学【热】热的概念来自人们对冷热的感觉。它是物质运动表现的形式之一。它的本质是大量的实物粒子分子、原子等永不停息地作无规则的运动。热与实物粒子的无规则运动的速度有关无规则运动越强烈时则该物体或系统就越热温度也越高。热的另一种涵义是热量热量是能量变化的一种量度。热量与温度的概念不同不能混为一谈。【热运动】是物质的一种运动形式。宏观物体内部大量微观粒子如分子、原子、电子等永不停息的无规则运动称为热运动。它是物质的一种基本运动形式。一个物体或某一系统在热平衡时的温度取决于他内部微观粒子热运动的状况热运动越剧烈它的温度就越高。【热现象】凡与温度有关的物质系统性质的变化统称为“热现象”。例如物体吸热后温度升高体积膨胀水受热后变成水蒸气等都是由于温度发生了变化物体的性质也随着而变化这说明热现象是大量分子无规则运动的表现。【温度】是表示物体冷热程度的物理量。由人的感觉来判断物体的冷热程度是建立在主观感觉基础上的。为了能客观地反映物体的冷热程度人们引入了温度的概念。从分子运动论的观点来看温度是物体内部大量分子无规则热运动剧烈程度的体现。它是物体冷热的内在根据热运动越剧烈物体的温度就

越高。某一物体温度升高或降低就标志kT。式中k为玻尔兹曼常数T为气体温度的微观实质是分子平均动能的量度。由此看来温度是含有统计意义的它是大量气体分子热运动的集体表现。对于个别分子而言它的动能可能大于平均动能也可能小于平均动能。但在温度一定时它是一个确定的值。对于个别分子说它温度是多少是没有意义的。【温标】温度数值的表示方法叫做“温标”。为了定量地确定温度对物体或系统温度给以具体的数量标志各种各样温度计的数值都是由温标决定的。为量度物体或系统温度的高低对温度的零点和分度法所做的一种规定是温度的单位制。建立一种温标首先选取某种物质的某一随温度变化的属性并规定测温属性随温度变化的关系其次是选固定点规定其温度数值最后规定一种分度的方法。最早建立的温标是华氏温标、摄氏温标这些温标统称为经验温标。它们的缺陷是温度读数与测温物质及测温属性有关测同一热力学系统的温度若使用摄氏温标标定的不同测温属性的温度计其读数除固定点外并不严格一致。经验温标现已废弃不用。为了统一温度的测量温度的计量工作中采用理想气体温标为标准温标。规定温度与测温属性成正比关系选水的三相点为固定点。在气体液化点以下及高温下理想气体温标不适用由于氦的液化温度最低因此氦温度计有它一定的优越性。国际单位制中采用的温标是热力学温标。它的单位是开尔文中文代号是开国际代号是K。【摄氏温标】是经验温标之一亦称“百分温标”。温度符号为t单位是摄氏度国际代号是“℃”。摄氏温标是以在一大气压下纯水的冰点定为0℃。在一大气压下汽点作为100℃两个标准点之间分为100等分每等分代表1℃。在温度计上刻100℃的基准点时并不是把温度计的水银泡或其他液体插在沸腾的水里而是将温度计悬在蒸汽里。实验表明只有纯净的水在正常情况下沸腾时沸水的温度才同上面蒸汽温度一样。若水中有了杂质溶解了别的物质沸点即将升高也就是说要在比纯净水的沸点更高的温度下才会沸腾。如水中含有杂质当水沸腾时悬挂在蒸汽里的温度计上凝结的却是纯净的水因此它的水银柱的指示跟纯净水的沸点相同。在给温度计定沸点时避免水不纯的影响应用悬挂温度计的方法。为了统一摄氏温标和热力学温标1960年国际计量大会对摄氏温标予以新的定义规定它应由热力学温标导出即tT-273.15用摄氏度表示的温度差也可用“开”表示但应注意由上式所定义的摄氏温标的零点与纯水的冰点并不严格相等沸点也不严格等于100℃。华氏温度计的冰点为32度沸点为212度两【华氏温标】是经验温标之一。在美国的日常生活中多采用这种温标。规定在一大气压下水的冰点为32度沸点为212度两个标准点之间分为180等分每等分代表1度。华氏温度用字母°F表示。它与摄氏温度C和华氏温度F之间的换算关系为摄氏温标与华氏温标的各种温度计在玻璃管中根据不同的用途装有不同的液体如煤油、酒精或水银由于液体膨胀与温度之间并不严格遵守线性关系而且不同的液体和温度的非线性关系彼此也不一样由于测温物质而影响温标的准确性为此这些经验温标已在废弃之列。【国际实用温标】从准确与实用出发在1927年第七届国际计量大会上决定采用国际温标。由于科学技术不断地发展工业生产上的需要国际温标不断修改目前所采用的国际实用温标是1968年国际计量委员会对1948年国际实用温标1960年修正版作了重要修改而建立的。1968年国际实用温标选取的方法是根据它所测定的温度可紧密接近热力学温度而其差值应在目前测定准确度的极限之内。1968年国际实用温标在国际实用开耳文温度和国际实用摄氏温度之间是用符号T68和t68来加以区分的。T68和t68之间的关系是t68T68-273.15。T68和t68的单位如在热力学温度T和摄氏温度t中一样仍为开尔文符号K和摄氏度符号℃。常用的换算公式是Tt273.15。【三相点】亦称“三态点”。一般指各种稳定的纯物质处于固态、液态、气态三个相态平衡共存时的状态叫做该物质的“三相点”。该点具有确定的温度和压强。物态叫做“相”通常物质是以三种形态存在。即固态、液态、气态也可称为固相、液相、气相。物体的变化常叫做相变。或者说在某一系统中具有相同物理性质均匀的部分亦称为相。相与相间必有明显可分的界面。例如食盐的水溶液是一相若食盐水浓度大有食盐晶体即成为两相。水和食油混合是两个液相并存而不能成为一个相。又如水、冰和汽三相共存时其温度为273.16K0.01℃