Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 18

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 194 >> Следующая


М. Лауэ. По его предложению В. Фридрих и П. Книппинг *) в 1912 г. впервые получили картину дифракционного рассеяния рентгеновских лучей на кристаллах и тем подтвердили волновую природу рентгеновского излучения.

31. Чтобы понять идеи, связанные с излучением абсолютно черного тела, следует рассмотреть понятия тепла и температуры **), необходимые для описания поведения вещества в целом, при тепловом равновесии. Эти понятия ничего не говорят о строении и свойствах изолированных атомов, молекул или ядер, но тем не менее позволяют обнаружить некоторые проявления квантовой природы вещества. Дело в том, что, хотя мы, естественно, не производим измерений над отдельными атомами, молекулами или ядрами, мы все же наблюдаем эти частицы «вкрапленными» в вещество.

Тепловой энергией называется энергия, связанная с беспорядочным движением частиц макроскопического тела. Тепло — это переданная (от одного тела другому) тепловая энергия. Что такое температура?

32. Дать краткое, но точное определение температуры не так-то просто. Казалось бы, мы «знаем», что такое температура, и даже можем ее измерить с помощью термометра. Термометром может служить любое тело или система тел, для которых данному изменению температуры отвечает измеримое изменение длины, или объема, или электрического сопротивления, или других параметров. Рассмотрим в качестве примера ртутный термометр. Чтобы определить по нему

*) Friedrich W., Knipping P., Laue M. Interferenzerscheinungen bei Ront-genstrahlen.— Ann. d. Phys., 1913, v. 41, p. 971.

**) Более полное обсуждение этих проблем читатель найдет в томг V этого курса: Рейф Ф. Статистическая физика.— 3-е изд.— М.: Наука, 19S6.

2 З.ак. 127

33
температуру, необходимо засечь уровень ртути в капиллярной трубке постоянного сечения. Чтобы установить температурную шкалу, за 0° можно принять температуру тающего льда, а за 100° — температуру кипящей воды, промежуточные же значения температуры можно определить, разделив расстояние между этими реперными уровнями ртути в капилляре на 100 равных частей. Хотя таким способом мы действительно можем измерять температуру, однако он имеет существенный дефект (с точки зрения физической теории), ибо

Рис. ЗЗА. Объяснение уравнения PV==(‘2/3)N0E^. Пусть в сосуде объемом V находится N0 молекул. Предположим, что все молекулы имеют скорость v и движутся вправо. Число молекул, сталкивающихся с единичной поверхностью стенки в единицу времени, равно в этом случае v(No/V'). Каждая молекула передает стенке импульс, равный 2mv. Давление Р' равно импульсу, переданному за единицу времени единице поверхности стенки, и мы имеем P' = 2mv2(N0/V)=4Efi(N0/V). В действительности все направления скорости равновероятны и истинное давление Р = {\/6)Р', что приводит к уравнению (33а). Чтобы понять происхождение коэффициента 1/6, предположим, что молекулы движутся в шести определенных направлен ниях, совпадающих с направлениями (положительными и отрицательными) координатных осел. Тогда только 1/6 часть молекул примет участие в столкновениях с правой стен кон

наша шкала температуры зависит от свойств произвольно выбранного вещества, в данном случае ртути. Если бы в качестве термометрической жидкости мы выбрали спирт, то обнаружили бы, что, например, 30° по спиртовой шкале не совпадает с 30° по ртутной.

Для целей физики важно иметь температурную шкалу, которая не зависела бы от свойств любого данного вещества. В томе V этого курса, который посвящен физике тепла, подробно рассмотрено, как этого достичь. Полученная шкала называется термодинамической шкалой температуры. В этой шкале температура измеряется в кельвинах и обозначается К. Нуль термодинамической шкалы (0 К) представляет собой самую низкую из возможных температур. Она соответствует приблизительно—273 °С. Для удобства размер кельвина выбран так, чтобы данная разность температур в обеих этих шкалах выражалась одинаковым числом. Таким образом, по определению

(температура в К) = (температура в °С)+ 273,15.

33. Постараемся понять, хотя бы качественно, что значит «температура» с точки зрения микрофизики. Основная идея заключается в следующем. По мере роста температуры увеличивается средняя энергия, связанная с хаотическим движением элементарных со-
ставных частиц макроскопического тела. При температуре О К всякое хаотическое движение прекращается, и физически это значит, что достигнута наинизшая возможная температура. (Подчеркиваем слово хаотическое.)

В статистической физике вместо реального газа часто рассматривают в качестве модели идеальный газ. Мы предполагаем, что молекулы идеального газа движутся хаотически и практически не взаимодействуют друг с другом. Такая модель может быть хорошим описанием разреженного реального газа. Если наш газ состоит из атомов, мы говорим об идеальном одиоатомном газе. Легко показать, что для 1 моля идеального газа справедливо уравнение

/э1/=(2./3) N0Ek, (33а)

где Р — давление; V — объем сосуда; Ek — среднее значение кинетической энергии атома.
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed