9.物态和物态变化
物理学是一场奋战,强大的对手是自然。约。惠勒
1、固体
非晶体没有确定的几何形状。多晶体也没有确定几何形状。晶体都有固定的熔点,熔化过程改变势能。
2、液体
非晶体的微观结构和液体非常相似,严格说来,只有晶体才能叫做真正的固体。
表面层:分子比较稀疏,分子间距离大于r。,因此分子间表现为引力。两侧分子间的引力使液体表面绷紧,表面张力。surface tension.
浸润不浸润
表面层,附着层
固体对液体分子的引力与液体对液体分子的引力的不同导致
热力学定律
0. 热力学第零定律(平衡定律)(定义温度,是热平衡的标志)
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个系统处于热平衡,那么它们彼此也处于热平衡。
1. 热力学第一定律(能量守恒定律)(否定了“第一类永动机”)
能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体。
ΔU=Q+W
2. 热力学第二定律(熵增定律)(否定了“第二类永动机”)
在一个孤立系统中,自发的热力学过程总是朝着熵(无序度)增大的方向进行。
两种经典表述:
克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化。
3. 热力学第三定律(绝对零度定律)(绝对零度的不可达性)
随着温度趋近于绝对零度(0 K),纯物质完美晶体的熵趋近于零。(不能通过有限过程达到绝对零度)
多晶体各向同性
液晶某些物理性质各向异性
“麦克斯韦妖”(Maxwell’s Demon)由物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在 1867 年提出,旨在挑战热力学第二定律的普遍性。
想象一个密封的箱子,中间被一堵隔板分成 A、B 两个室微观上分子的速度快慢是不一的。
在隔板上有一个小门,由一个能看到单个分子运动轨迹的“小妖”把守。
当 A 室中有(快)分子飞向小门时,小妖开门让它进入 B 室。
当 B 室中有(慢)分子飞向小门时,小妖开门让它进入 A 室。
结果: 一段时间后,B 室全是一堆快分子(变热),A 室全是慢分子(变冷)。
为什么它挑战了热力学第二定律?
热量不能自发地从低温物体流向高温物体。
如果这个妖怪真的存在,我们就可以制造一台“第二类永动机”,源源不断地从单一热源提取能量而不付出代价。
妖怪被“杀掉”了吗?
物理学家们花了一百多年的时间才真正解决了这个悖论。核心的突破点在于:小妖不是孤立的。
妖怪要筛选分子,必须先“测量”分子的速度。获取信息这个过程本身是需要消耗能量并产生熵的。
···
回顾了一点大学的生活