이상 기체 모델에서 온도 는 기체의 평균 운동 에너지 측정 값입니다. 분자. 어떤 방법으로 가스 입자가 한 방향으로 매우 빠른 속도로 가속되면 KE가 확실히 증가합니다. 가스가 더 뜨거워 진다고 말할 수 있습니까? 무작위 진동 KE와 KE를 한 방향으로 구분해야하나요?

또한 금속 블록을 초음파 진동기로 가속하여 금속이 순환 운동으로 매우 빠른 속도로 진동하도록하면 금속이 움직일 때 뜨겁다가 진동이 멈 추면 갑자기 더 차가워 진다고?

댓글

답변

이상 기체 모델에서 온도는 기체 분자의 평균 운동 에너지 측정 값입니다.

기체 운동 이론 에서는 임의의 움직임이 도출되기 전에 가정됩니다.

어떤 의미에서 가스 입자가 한 방향으로 매우 빠른 속도로 가속되면 KE가 확실히 증가합니다. 가스가 더 뜨거워 진다고 말할 수 있습니까? 한 방향에서 임의 진동 KE와 KE를 구분해야합니까?

온도는 여전히 임의의 움직임에 의해 정의되며 부과 된 추가 에너지를 뺍니다. 이것은 @ LDC3 “의 대답의 첫 번째 부분에 의해 간단하게 답변됩니다. 뜨거운 커피가 비행기의 컵에서 끓습니까?

더욱 초음파 진동기로 금속 블록을 가속시켜 금속이 순환 운동으로 매우 빠른 속도로 진동합니다. 금속이 움직일 때 뜨거워지고 진동이 멈 추면 갑자기 훨씬 차가워 진다고 말할 수 있습니까?

진동이 내부 자유도를 자극하고 해당 자유도에 대한 평균 운동 에너지를 높일 수 있기 때문에 더 복잡합니다. 그런 다음 주변 환경과 열 평형에 도달하는 데 시간이 걸립니다. 진동이 멈춘 후. 이런 일이 발생하지 않는다고 가정하면 답은 첫 번째 부분과 동일합니다. 운동 에너지를 정의하는 것은 자유도의 무작위 운동입니다. 온도의 정의와 연결되어 있으므로 진동에 의해 열이 발생하지 않습니다.

댓글

  • 답변 해 주셔서 감사합니다. 나는 왜 뜨거운 커피가 비행기에서 끓지 않는지 ' 같은 경우를 이해하는데 문제가 없습니다. 그러나 고주파수와 작은 진폭의 진동과 같은 주기적 운동의 경우, 표본은 운동의 어느 부분이 무작위이고 어느 부분이 아닌지 어떻게 알 수 있습니까? 고체에서 원자의 운동도 일종의 진동입니다. 그런 종류의 운동에서 고체의 온도를 추정하는 방법은 무엇입니까?
  • 내 대답에서 언급했듯이 진동은 격자에서 진동 자유도를 자극하는 경우 고체의 온도를 변경할 수 있습니다. 이것은 어떤 주파수, 어떤 진폭, 마찰력 등을 연구해야합니다. 주파수가 어떤 수준도 여기되지 않는 정도이면 고체가 매 순간 전체적으로 움직이기 때문에 온도는 변하지 않을 것입니다. 주파수 등이 상호 작용이 중요하다면 양자 역학적 상호 작용 확률에 의해 무작위성이 도입됩니다.
  • 매우 좋습니다. 마지막 질문 하나 : 균일하고 규칙적인주기 운동 대신에 불규칙한 임의의 진동을 물체에 가하면 격자에서 진동 자유도를 자극 할 가능성이 더 커질까요?
  • 무작위도 주파수 스펙트럼에서 아마도 그렇습니다. 내부 자유도를 자극 할 가능성이 있기 때문입니다.

답변

이것을 보는 간단한 방법이 있습니다. 용기에 다른 속도가 주어지면 가스 용기의 온도가 변할까요?

두 번째 질문에서 진동 막은 에너지를 주변으로 전달하는 스프링 진자처럼 작동합니다. 멤브레인은 주변에서 에너지를 다시 흡수 할 때까지 온도 변화가 없습니다.

답변

우선, 온도는 열역학 제로 법칙 에 의해 열 평형을 측정하는 양입니다. 우리는 열 평형을 통해이 양과 접촉 할 수 있습니다.예를 들어, 섭씨 단위는 $ 0 ° ~ \ rm C $를 얼어 붙은 물과 접촉하는 수은의 양으로 정의하고 $ 100 ° ~ \ rm C로 구성됩니다. $는 끓는 물과 접촉하는 수은의 양으로 표시됩니다.

더 정제하면 더 나은 온도 척도 인 켈빈 을 찾을 수 있습니다. 규모. 이 척도에서 온도는 항상 양수이며 열 채널의 에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

$$ T \ cdot \ mathrm {d } S $$ 여기서 $ S $는 엔트로피 (상태의 신비한 기능)입니다.

이제 통계 역학에서 엔트로피는 시스템 설명에서 무시되는 정보의 단위로 식별됩니다. 아주 작은 상수 값 (거시적 단위 앞에) $ k_b $, Boltzmann s 상수 , Napierian 기준

$$ S = k_bI_e \\ I_e =-\ sum_ {i = 1} ^ {N} p_i \ ln (p_i) $$ 여기서 $ I_b $는 Shannon 엔트로피 with $ b = e \;. $

$ k_b $ 당 에너지 단위로 온도 단위를 다시 변경하면 ($ k_b = 1 $를 보내면됩니다.) 온도는 이제 무시되는 정보 단위당 에너지입니다. 이는 정보를 무시하면 평균 에너지가 온도 비율만큼 증가한다는 것을 의미합니다. $$ d \ langle E \ rangle = T \ cdot \ mathrm {d} I_e $$ 여기서 $ \ langle E \ rangle $은 t입니다. 그는 에너지를 의미합니다.

이 상수가 다음과 같이 정의 될 때 $ \ mathrm {\ frac {Energy} {constant}} \ ,, $로 온도에 대한 많은 단위를 정의 할 수 있습니다. 다른 기준으로 $ I_b $ 및 $ S \ ,, $ 연결. 정식 앙상블의 경우 가장 좋은 기준은 사실 Napierian입니다. 미시적 앙상블의 경우 더 나은 기초는 하위 시스템의 시스템 분해를 존중하는 기초입니다.

댓글

  • 그 의미는 온도와 만 관련이 있습니까? 랜덤 모션의 KE?
  • 그렇습니다! 자유도에 따라 시스템을 부품으로 나눕니다. 그리고 정규 앙상블을 적용하여 동등 분할 정리를 찾으십시오.
  • @KelvinS 예. 랜덤 모션과 관련이 있습니다.

답글 남기기

이메일 주소를 발행하지 않을 것입니다. 필수 항목은 *(으)로 표시합니다