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。[angel_tear (4-21 12:48, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]1楼

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 ...[hash (4-22 19:15, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]2楼

(引用 hash: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...)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 [angel_tear (4-23 9:59, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]3楼

(引用 angel_tear: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...)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。
[hash (4-23 12:06, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]4楼

(引用 hash: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...)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.
[hash (4-23 15:04, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]5楼

(引用 hash:in Q2, should consider Rayleigh scattering,particle size ...)哎，仍然没有头绪，看来着急是没有用的，多花点时间~[angel_tear (4-24 9:49, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]6楼

(引用 angel_tear: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。

[hash (4-24 11:31, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]7楼

(引用 hash: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...)哦，原来是这个样子分析的啊，太感激了。眼看要考试了~[angel_tear (4-25 10:15, Long long ago)] [ 传统版 | sForum ][登录后回复]8楼