Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смородинский Я.А. -> "Температура" -> 26

Температура - Смородинский Я.А.

Смородинский Я.А. Температура — Температура, 1981. — 160 c.
Скачать (прямая ссылка): temperatura1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 58 >> Следующая

первый период молекулы сталкиваются между собой или со стенками и их
распределение приближается к равновесному. Этим периодом занимается
специальная наука о неравновесных системах. После нескольких сотен или
тысяч соударений каждой молекулы газ практически переходит в равновесное
состояние. Дальше соударения уже ничего не изменяют.
Если совсем не учитывать столкновений, т. е. если газ достаточно
разрежен, то мы придем к модели идеального газа, в котором столкновения
нужны лишь для установления равновесия *).
Столкновения молекул приводят к тому, что уравнение идеального газа
отличается от уравнения Клапейрона - Менделеева.
Равновесное состояние газа, о котором мы говорим, можно описать так: в
равновесном газе существует молекулярный "хаос". Слово "хаос" надо
понимать в том смысле, что система не сохранила никакой информации о
своем прошлом.
Понятие "хаоса" позволяет упростить обоснование некоторых формул.
Например, когда выводилась формула для давления газа на стенку сосуда, мы
рассуждали о том, как молекула отражается от стенки. В действительности
молекула, как правило, ударившись о стенку, прилипает к ней на некоторое
время, а потом, оторвавшись, летит в какую-нибудь сторону, "забыв" о том,
откуда она прилетела. Поэтому бессмысленно детально обсуждать процесс
отражения и проще рассуждать так:
*) Если столкновений между молекулами почти нет, то равновесие, как уже
говорилось, все же будет устанавливаться благодаря столкновениям со
стенками.
72
поскольку свойства газа не зависят от направления, то количество
движения, переносимое газом в сторону стенки, должно быть равно
количеству движения, которое несут молекулы газа, летящие от стенки. Этот
факт не должен зависеть ни от каких подробностей взаимодействия газа со
стенками, он связан только с хаотичностью движения молекул. Если бы оба
потока (к стенке и от стенки) были разными, т. е. несли с собой разное
количество движения, то на некотором расстоянии от стенки это можно было
бы обнаружить - газ "запомнил" бы, что он отражался от стенки. Но это
противоречит гипотезе, что газ "хаотичен" и ничего не "помнит".
А раз газ не "помнит" о стенке, то результат вывода не должен зависеть от
свойств стенки и от того, как атомы газа отражались от нее. В частности,
атомы не "помнят" о том, какую форму имеет сосуд, и формула распределения
будет одинаковой для любого сосуда, о чем мы уже говорили.
Другой случай "забывчивости" газа обнаруживается, если взять сосуд с
газом, разделенный перегородкой на две части. Если вынуть перегородку, то
газ из обеих половинок перемешается, и ясно, что никакими способами
нельзя опознать, какой атом находился в начале опыта в правой и какой в
левой половинке.
Когда горячий чайник остывает, нагревая воздух в комнате, никаким
способом нельзя впоследствии определить, почему нагрелся воздух. Всем
ясно, что, измеряя температуры в разных точках комнаты вдали от чайника,
нельзя определить форму чайника, который нагревает комнату. Это совсем не
похоже на электромагнитное поле: свет, отражаясь от поверхности,
переносит информацию о поверхности. Горящая лампа хорошо видна,
освещенная собственным светом. Чайник можно "увидеть" с помощью прибора,
регистрирующего инфракрасные волны. Но инфракрасные лучи - это
направленные электромагнитные волны, которые могут нагревать детектор.
Испускаемые чайником, они не находятся в тепловом равновесии с воздухом,
не рассеиваются его атомами, поэтому они могут передать образ чайника,
который они "запомнили". Напротив, хаотическое движение молекул не может
передать такой информации.
73
АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА И КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА
Начало отсчета шкалы температур лежит при -273,15 по Кельвину. Эта точка
называется абсолютным нулем. Ее смысл прояснился после того, как
кинетическая теория газов связала давление газа с кинетической энергией
его атомов. Из этой теории казалось ясным, что при абсолютном нуле
прекращается всякое движение атомов и абсолютная температура Т есть
просто мера их кинетической энергии.
Но это простое и почти наглядное объяснение было неверным. Электроны в
металлах движутся с большими скоростями даже при Т = 0. Квантовая
механика заставила совсем по-иному посмотреть на движение электронов и
атомов.
Но она отнюдь не усложнила картину. Напротив, многие понятия получили в
квантовой механике естественное объяснение. К таким понятиям относится и
понятие об абсолютной температуре и об абсолютном нуле.
Но чтобы рассказать, что происходит с температурой в квантовой механике,
надо знать хотя бы что-нибудь об этой науке. К сожалению, рассказать об
этом в нескольких словах нельзя. Но, с другой стороны, нам и нужно очень
немного. Поэтому придется поступить так: сообщать без доказательства
некоторые сведения из квантовой механики, только стараться использовать
таких фактов как можно меньше.
Сейчас нам надо знать, как ведет себя электрон, помещенный в магнитном
поле. В квантовой механике это описывается следующим образом.
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 58 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed