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关于541218的“西北工业大学杨新铁老师早就再三表态认同鄙人的观点：重力场（含惯性力场）与温度场一样都是传导热流的驱动力！所以重力场必然导致绝热（理想气体）流体系统内部存在着稳恒的温度梯度！”
这个观点是严重错误的。重力场当然会导致热流的驱动，但在足够长的时间之后，这个驱动就不存在了。注意：热流的驱动是一个传导方程，不是波动方程（热传导方程和量子力学薛定谔方程数学形式一模一样，就只在后者多了一个虚数单位i），所以热传导方程在势场驱动下最后这个驱动率是要随着时间指数衰减的。这就是我为什么老是要假设“气体已经存在了足够久时间”的原因。最后不会存在稳恒的温度梯度（而是均匀温度）。那么什么情况下，温度会有稳恒的温度梯度呢？是这么一种情况，就是有外加的热源和热汇（这样的驱动才可以有温度梯度），如气体一边接触一个3000K的恒温热源，另一边接触一个100K的恒温热源，那么这样的情形，不要重力，也会有温度梯度，当然也要足够久时间才可以达到稳恒的温度梯度。重力场不是热源和热汇，（在足够久时间后）它不会导致“稳恒的温度梯度”，只导致一个稳恒的压强梯度（这个压强梯度要求有稳恒的密度梯度，exp(-mgz/kT)），整个气体温度是均匀的。这些可以从热传导方程得到。沈建其2010－7－18 |
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对【24楼】说： “题设并没有理由（依据）提供体系温度必然均匀分布的条件”， 我给你一个理由（依据）：利用热传导方程。在这足够长的时间，根据热传导方程（热传导方程和量子力学薛定谔方程数学形式一模一样，就只在后者多了一个虚数单位i），所以热传导方程在势场驱动下最后这个驱动率是要随着时间指数衰减的，最后温度梯度衰减到0。这就是我为什么老是要假设“气体已经存在了足够久时间”的原因。最后不会存在稳恒的温度梯度（而是均匀温度）。 |
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好久未来，我今天对于541218，发了较多帖子。
在这个问题上，541218几乎全错。盲人骑瞎马（人盲，题目也瞎），可以去拿那个搞笑诺奖。 |
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《大气科学》教材以及《现代科学技术词典》中的“多元大气柱”词条都一致强调：绝热（排除光辐射及周围的热干扰）、干燥（排除了水汽）、稳定（排除了对流）、中性（排除了热传导）的大气柱的温度递减率：0.97K/百米。 |
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沈建其肆意歪曲本人的题意！强行篡改物理事实！强加给绝热封闭死寂态的理想气体柱体系的温度分布函数为与其参考高度无关的常数！这就是强盗的逻辑！蛮不讲理！ 你有什么理由说体系温度处处相同？ 你的依据是 傅氏热流定律 你也知道 引力场（含惯性力场）与温度场类似也属于传导热流的一种驱动力！ 所以你必须将温度场的梯度与引力场的梯度（含惯性力场的梯度）迭加起来综合考虑才对！如果在重力场中，没有温度梯度，由于重力就像温度梯度一样是传导热流的一种驱动力，那么体系的温度分布就不可能稳定！因为存在着传导热流的驱动力（重力）所以必然出现传导热流！当且仅当温度梯度这个驱动力与重力这个热流驱动力相抗衡时，体系的温度分布才会稳定不变！因为此时体系的总驱动力等于零！所以古人给出的热传导方程是片面的！不完备的！忽视了重力这个热流驱动力！ |
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希望 班主：youngler 对“下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”这个话题表态！
浙江省 仙居县 的 胡杨斌，你不能再沉默了！你再沉默下去，我就要拨打你的电话啦？你别忘了你是早年毕业于清华大学的老牌大学生！ 作为一个科学家的风度和胸怀应该丁卯分开！就“下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”这个最新观点你因该义不容辞地挺身而出！你不能再躲躲闪闪的啦！难道你能本末倒置么？因为虚荣心，因为爱面子就能在原则问题上做出让步么？原则是不能做交易的！ “下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”这个最新观点是你的专利！是你的发明！是你最早发现的！在国内，独立发现这个客观规律的你是第一个！我只是第五位！第二位是你们浙江省奉化县农机局的冯建明专家，第三位是河南省郑州师院的谢荣庆教授；第四位是广东省广州市航海学院的苏万春博导！这是由中国科学院高能研究所主任兼博导 常 哲 老师 介绍给我的！ |
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《热力学》这个理论体系也是一个 公理化 体系！只要抓住其基本公理就可以按照数学逻辑逐个推导出其他一切结论，诸如 热流定律，重力场中 流体的 密度、温度、压力的分布函数；流体中不同组分在不同高度的组分比…………等等都可以逐一推导出来；并不需要逐个进行测量试验！ |
| 老周，你对“在匀强力场中死寂态（即没有宏观的粒子流和能量流）的理想气体中，下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”这个说法有何赐教？ |
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奢望沈博士也能对“在匀强力场中死寂态（即没有宏观的粒子流和能量流）的理想气体中，下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”这个说法再琢磨、再推敲一下？谢谢！！！ 真理不怕辩不怕争论！越辩越明朗！目的仅仅在于提高我们对温度分布与力场关系的深刻认识！ |
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一个重大纠正及结论
（这个纠正，即是对541218的纠正，也是对我的纠正，因为我有一个错误，但541218彻底错了）： 541218 所说”“多元大气柱”词条都一致强调：绝热（排除光辐射及周围的热干扰）、干燥（排除了水汽）、稳定（排除了对流）、中性（排除了热传导）的大气柱的温度递减率：0.97K/百米。” 这个0.97K/百米的根本来源是什么？它不是541218所能解释的。 我的解释如下： 0.97K/百米的来源有两个原因。 第一个根源来自于：多元大气柱内不是均匀单一气体，主要为氧气（大约占1/4），氮气（大约占3/4），氧气分子量为32，氮气分子量为28. 因此在地面附近，空气平均分子量为29. 但在高层，由于氮气分子轻，比起氧气分子来，高层更多含氮气分子，也就是说，在高层，空气平均分子量会小于29。先暂假设整个气体温度均匀的话，高层分子由于平均分子量减小，所以高层的分子平均速度会比底层高（注意：这个“高”是由于平均分子量随着高度在减小）。那么每秒钟由上层跑到下层的分子个数会比由下层跑到上层的分子多，这就无法保持平衡，所以这就要求上层的气体温度低一点，降低上层分子的平均动能。所以，绝热稳定的大气柱的温度要递减的根本原因在于大气柱是两元成份。这是541218所不知道的。他的观点漏掉了这一层。他没有考虑到大气柱是两元成份。 第二个根源：假如大气成分只有一种的话（我们上面的讨论其实都是针对这个模型的），我这里要证明：绝热稳定的大气柱的温度要随着高度递增，而不是递减。理由如下：先暂时假设温度均匀，那么利用简单的力学关系（利用“下层气体因为需要承担上层气体的重力”），可以得到：在匀强重力场内，气体的密度（分子个数）分布为exp(-mgz/kT)，下层气体的密度要比上层气体大。这个结论与热学没有多少关系，它是纯力学的结果。这是大学物理的习题或例题答案，这里我不再说明如何推导。由于下层气体的密度要比上层气体大，那么单位时间内由上层跑到下层的分子个数会比由下层跑到上层的分子个数少，这就无法保持平衡，所以这就要求上层的气体温度高一点，增大上层分子的平均速度。一句话，为保持平衡，单位时间内由上层跑到下层与由下层跑到上层的分子流量应该一样大。流量是分子个数密度与分子速度的乘积。上层分子个数密度小，这就要求上层的分子速度大一点。所以，绝热平衡的单一气体柱的温度是随着高度递增的。541218彻底错了！！但我也有错。如果是固体的话，我前两天结论还是对的，即只要考虑热传导方程，在重力场内，温度最后总是均匀的（固体内分子不会跑动，因此不必考虑分子流量，所以上面的两个根源就不存在）。但对于气体，我前两天虽然考虑了上下层气体的密度差（exp(-mgz/kT)），但没有考虑到要计算分子流量，所以关于这一点，我前两天的“温度最后总是均匀的”就不成立了，应该是递增才对。 这才是最终答案。而且我还计算了一下：由于第一个根源（二元气体），气体温度随着高度的递减率为3.5K/百米。由于第二个根源，气体温度随着高度的递增率约为（1.5K到2K）/百米，两者的总效果为：递减率为（2K到1.5K）/百米。这与541218 所说的（根据辞典）多元大气柱的温度递减率0.97K/百米也算接近了。 虽然我不知道文献中对于温度递减率0.97K/百米是如何解释的，但我认为我的应该是对的（但有待将理论细化，我上面的模型还是比较粗糙的，如如何精确计算流量，是不是这个流量也要考虑到速度分布，而不是仅仅用一个平均速度数值代替）。 我下面讲一下我提出以上观点的背景：其中我上面提出的“第一个根源”在于忽然想到实际大气的成份并不单一，由于气体的密度（分子个数）分布为exp(-mgz/kT)，分子量小的气体分子个数随着高度递减比较慢，分子量大的气体分子个数密度随着高度递减比较快，这导致大气的平均分子量是随高度递减的。 “第二个根源”实际上来自于我回忆起近二十多年前的一道高中物理竞赛题。那道题大致是这样的：一个绝热盒子（开有一个小窗口）内有极度稀薄的空气（如密度只有正常空气的万分之一），将它放在桌子上，于是外面空气（300K）分子会经小窗口往盒子内跑，盒子内气体分子也会经小窗口往外跑，问盒子内稀薄空气的温度为多大时，才能保证盒子内外气体进出平衡（其实就是保证盒子内分子个数不变）。解答思路是：盒子内气体密度小，所以每秒钟跑出窗口的气体分子就少，跑进的分子多，但是如果盒子内的温度足够高的话，可以增大盒内的分子平均速度，那么跑出跑进的分子个数一样多了（流量相等）。这道题的答案是：要求稀薄气体的温度很高，所以针对大气柱问题，上层密度小，就要求温度递增，才能维持平衡。 其实，对于上面“第一个根源”，也有一道初中化学竞赛题与此精神相符（说是初中化学竞赛题，其实是却要使用高中物理知识）。这道题目是这样的：一个玻璃管，左端注入氯化氢气体，右端注入氨气。会发生什么现象？这个现象的发生位置在靠近左端呢还是靠近右端？如果增高氯化氢气体温度，那么现象的位置往哪边移动？ 解答如下：氯化氢气体与氨气相遇，就生成白色氯化铵固体粉末，会覆着在玻璃管子上（玻璃管上一开始出现一个白色环）。由于温度相同，氯化氢分子的平均速度以及扩散速度都比氨分子小，所以现象发生在靠近左端。但如果加热氯化氢气体，会增加氯化氢分子的平均速度以及扩散速，现象发生位置会靠往中间位置。 以上就是我对541218的“在匀强力场中死寂态（即没有宏观的粒子流和能量流）的理想气体中，下层分子所拥有的平均动能必然较其上层分子的平均动能要大一些”的总回答。结论是对于重力场内的单一气体，541218的结论和理由都是错误的。对于如空气这样的二元气体，他的这个结论是对的，但却是蒙对的（他的理由错误）。这个问题说简单也简单，说难也难，要一下子考虑完整，是比较难的。这就是各个人观点众说纷纭的缘故之一。但无论如何，这个问题不是什么未曾解决的问题，也不是具有新物理本质的问题，更加不是什么前沿问题。一个古老的综合性习题罢了。 JIAN QI SHEN, ZJU 2010-7-22 |