zx第二章-热.ppt

§2.7 分子运动论的发展 范德瓦耳斯之所以能取得如此突出的成就,并在这一领域产生巨大 影响,主要是由于他对分子运动比前人有更明确的概念,他继承并发展 了波意耳、伯努利、克劳修斯等人的研究成果,并注意到安德鲁斯等人 已经从实验发现了气液连续的物态变化,这些实验结果为他的工作提供 了实践基础。 §2.8 统计物理学的创立 2.8.1 麦克斯韦速度分布律 图2－41 麦克斯韦 图2－42麦克斯韦夫妇 图2－40 高斯 图2－43 麦克斯韦夫妇测气体粘滞性随压强改变的实验装置 §2.8 统计物理学的创立 2.8.1 麦克斯韦速度分布律 2.8.2 玻尔兹曼分布 图2－44 玻尔兹曼 图2－45 玻尔兹曼的墓碑，上面刻着他的主要贡献， §2.8 统计物理学的创立 2.8.1 麦克斯韦速度分布律 2.8.2 玻尔兹曼分布 2.8.3 H定理和热力学第二定律的统计解释 §2.8 统计物理学的创立 2.8.1 麦克斯韦速度分布律 2.8.2 玻尔兹曼分布 2.8.3 H定理和热力学第二定律的统计解释 2.8.4 统计系综和吉布斯的工作 图2－46 吉布斯 图2－47 吉布斯著作的封面 图2－34 反应热和化学亲合势在温度下降时趋于一致 2.6.2 热力学第三定律的建立 这个关系也叫赫姆霍兹方程。能斯特根据实验事实,作了一个假设, 即当 T→0时,A=U,于是得 2.6.2 热力学第三定律的建立 1912 年能斯特在他的著作《热力学与比热》中,将“热学新理论” 表述成:“不可能通过有限的循环过程,使物体冷到绝对零度。”这就 是绝对零度不可能达到定律,也是热力学第三定律通常采用的表述方法。 2.6.2 热力学第三定律的建立 西蒙(F.Simon,1893—1956)在 1927—1937 年对热力学第三定律 作了改进和推广,修正后称为热力学第三定律的能斯特?西蒙表述:当温 度趋近绝对零度时,凝聚系统(固体和液体)的任何可逆等温过程,熵 的变化趋近于零。 2.6.3 低温物理学的发展 自从 1908 年莱顿实验室实现了氦的液化以来,低温物理学得到了迅 速发展。 测量了 10K 以下的电阻变化,发现金、银、铜等金属的电阻 会减小到一个极限值。 1911 年,他们发现汞、铅和锡等一些金属,在极 低温下电阻会突然下降。 1913 年昂纳斯用“超导电性”来代表这一事实, 这年他获得了诺贝尔物理奖。 1911—1926 年间,昂纳斯继续对液氦进行 了广泛研究,并发现了其他许多超导物质,不过他一直未能实现液氦的 固化。这件工作是在 1926 年由他的同事凯森(W.Keesom)在液氦上加压 25 大气压才得以完成,这时的温度为 0.71K。 2.6.3 低温物理学的发展 1928 年凯森发现 2.2K 下液氦中有特殊的相变。 十年后,苏联的卡皮 查(Kaпицa)和英国的阿伦(Allen)和密申纳(Misener)分别却是 同时地发现液氦在 2.2K 以下可以无摩擦地经窄管流出,一点粘滞性也没 有,这种属性叫超流动性。 2.6.3 低温物理学的发展 正当人们在用各种方法探索低温的进程中,一种崭新的致冷方法— —磁冷却法应运而生,这种方法也叫顺磁盐绝热去磁冷却法。 加拿大青 年物理学家盖奥克(William Francis Giauque)和德国著名物理学家德 拜(Pieter Debye)于 1926 年分别发表了这方面的论文。但是由于技术 上的困难,直到 1933 年才由盖奥克和麦克道盖尔(Mac Dongall)在美 国加州的伯克利以及德哈斯(W.J.de Haas)、韦尔斯玛(E.C.Wiersma) 和克拉麦斯(H.A.Kramers)在莱顿,同时但又独立地实现,他们分别达 到 0.25K 和 0.13K。后来经过近二十年的努力,用磁冷却法最低达到了 0.003K 左右。1956 年,英国人西蒙和克尔梯(Kurti)用核去磁冷却法 获得 10?5K。1979 年芬兰人恩荷姆(Ehnholm)等人,用级联核冷却法达 到 5×10?8K。 2.6.3 低温物理学的发展 探索极低温条件下物质的属性,有极为重要的实际意义和理论价 值。因为在这样一个极限情况下,物质中原子或分子的无规热运动将趋 于静止,一些常温下被掩盖的现象显示出来了,这就可以为了解物质世 界的规律提供重要线索。例如,1956 年吴健雄等人为检验宇称不守恒原 理进行的 Co?60 实验,就是在 0.01K 的极低温条件下进行的; 1980 年, 联邦德国的克利青(Klitzing)在极低温和强磁场条件下发现了量子霍 尔效应,因而获 1985 年诺贝尔物理奖。 §2.7 分子运动论的发展