第一题有点问题吧。如果不要求系统回到初始状态,而冷源的温度为0K的话,
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-04-22 19:15:28  楼主  关注此帖评分:
在这有一个作业题想问一下,哪位达人知道指教如何用统计热力学的观点解释: 1,为什么功可以100%转化为热,而热不可以100% 转化成功? 2,为什么天空是蓝色的? 3, 为什么橡胶有弹性? 4,为什么植物会生长? 谢谢 谢谢 ,帮帮忙吧。
第一题有点问题吧。如果不要求系统回到初始状态,而冷源的温度为0K的话,
热能做功的效率可以无限趋近100%吧。卡诺定理讨论的是一个可以循环做功的热机。

2.蓝色的天空是因为大气中的杂质会散射阳光。试着讨论在一定温度下,重力场中的分布函数。

3.橡胶的弹性来源于聚合物的长链可以解开(不懂化学,不知道该怎么表述)。看这个
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_theory_of_polymer_elasticity

4. ... negative entropy ...
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-04-23 12:06:35  2楼
题目是肯定没有错的,这是热力学第一二定律研究的内容1.热全部转化为功而不引起其他变化是不可能的,如工质的膨胀,即热转化为功是有一定限制的,否则就有永动机问题了。卡诺热机的效率最高但仍然有此类限制。 2.重力场中的分布函数! 听起来我就晕了 3. 这个我先读读 4 我也想想,negative entropy, entropy 也是个另我敬畏的词 谢谢
考虑气体分子在气缸中绝热膨胀,活塞外为真空,不考虑辐射。
等待足够久(时间趋向无穷)后,气缸内气体温度趋向于零。(气体)热能向(活塞)机械能的转化趋向于100%。
这个过程是熵增加的。并没有违反热力学定律。这不是永动机,因为活塞只能做功一次,不能往复。

卡诺讨论的热机是需要往复运动的,汽缸内气体经过一个循环后要回到初始状态,系统需要一个热源和一个冷源。

Q2: 麦克斯韦分布或者高斯分布都是忽略重力效应的。你需要考虑这个因素,来说明杂质可以悬浮在空中。我没有做计算,但你可能需要考虑杂质的尺寸(~波长),还有大气中温度和高度的关系。
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-04-23 15:04:53  3楼
考虑气体分子在气缸中绝热膨胀,活塞外为真空,不考虑辐射。等待足够久(时间趋向无穷)后,气缸内气体温度趋向于零。(气体)热能向(活塞)机械能的转化趋向于100%。 这个过程是熵增加的。并没有违反热力学定律。这不是永动机,因为活塞只能做功一次,不能往复。 卡诺讨论的热机是需要往复运动的,汽缸内气体经过一个循环后要回到初始状态,系统需要一个热源和一个冷源。 Q2: 麦克斯韦分布或者高斯分布都是忽略重力效应的。你需要考虑这个因素,来说明杂质可以悬浮在空中。我没有做计算,但你可能需要考虑杂质的尺寸(~波长),还有大气中温度和高度的关系。
in Q2, should consider Rayleigh scattering,
particle size << wavelength. Larger particles can't float in atmosphere unless there is a lifting flow. We don't consider vertical flow in troposphere, so larger particles are out of question, and only Rayleigh scattering matters.
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-04-24 11:31:53  4楼
哎,仍然没有头绪,看来着急是没有用的,多花点时间~
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/kinetic/barfor.html#c1
高度增加,气压下降,或者说分子浓度下降。
这个公式的可以从玻耳兹曼分布推导出来:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/kinetic/kintem.html#c5


越重的杂质,浓度随高度衰减得越快。你需要计算能悬浮在空中(比如衰减系数为100米)的颗粒有多重,大概的尺寸是多大。结果是只有很小的杂质才能悬浮在空中。杂质的尺度远远小于可见光波长,所以Rayleigh散射占主导地位。Rayleigh散射有很强的波长选择性,对短波长散射更强。因此蓝光被散射,形成蓝天。

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