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愚蠢的高校热力学教授就连如此小儿科的思考题也在网上扯来扯去……一直没扯到点子上,真不可思议
[楼主] 作者:541218  发表时间:2012/06/07 11:56
点击:2033次

愚蠢的高校热力学教授就连如此小儿科的思考题也在网上扯来扯去......一直没扯到点子上:

一道思考题是这样的:
图中容器为刚性容器:
(1)将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板(图a),若突然抽去隔板,气体是否作功?
(2)设真空部分装有许多隔板(图b),每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去下一块,问气体是否作功?

本科热力学课程,曾遇到过这道题的第一问,答案是不作功,因为是真空。那对于第二问的情况,气体作功不?
 
德国著名的理论物理学家、量子力学与原子物理学的开山始祖之一Arnold Sommerfeld曾经说过一段话,或许道出了热力学这门学科的特点:
Thermodynamics is a funny subject.  
The first time you go through it, you don't understand it at all.  
The second time you go through it, you think you understand it, except for one or two small points.  
The third time you go through it, you know you don't understand it, but by that time you are so used to it, it doesn't bother you any more.  

详情可点击:

http://ncheat.tsinghua.edu.cn/bbs/disparticle.php?boardName=Thermodynamics&ID=221&pos=15>


 

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 [2楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2012/06/08 20:31 

哦,宇宙膨胀是在真空中,宇宙膨胀运动都不做功!

※※※※※※
黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t'=tsquart[(C-V)/(C+V)].时间秒的变化导致了可变光速C'=Csquart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l'=lsquart[(C-V)/(C+V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量时间变化率,电磁力=角动量时空变化率.超光速C=2ZM/r
[楼主]  [3楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/08 21:59 

对【2楼】说:

黄国友,你应该严肃一点;别乱扯淡……

你应该紧扣主题帖就题论题,别乱扯淡……

你应该学会将理想实验模型等效变型……这是一系列无穷薄的隔板紧密排列着被无摩擦地准静态抽出过程……

这当然属于准静态过程……即定熵过程 具体地说是一种绝热可逆定熵准静态膨胀过程……这等效于将一系列薄板紧密排列镶嵌在气室中……再准静态地一片一片地抽出薄板……

在分析具体的物理过程,必须学会简化物理过程 只抓住其物理本质 进行理想化 规范化 以便于分析 必要时可以考虑等效转型 

 [4楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/09 00:26 

某个版主设置限制我{宇观系统论}的发言(显然是害怕我揭他的短)。我就改用这个号回一贴吧(哪怕明天被禁言)。


朱先生在主楼的问题实际上等价于这样一个更基本的物理学问题(只是一般的教授们是没能理解到的,所以,都给学生提供了错误的答案):我们能不能不做功将物体(气体)从A点移动到B点。


相信具备物理学基础的人都知道为什么朱顶余主楼的答案(不做功)是错误的!


气体被限制在窗口一端,假设是理想的等体一半的容器空间,质心的位置在1/4处A,将中间隔板移动(靠神的力量瞬间消失),气体最终均匀扩散于整个容器,气体质心在1/2处(中间位置)B,在这个过程中,气体产生了从宏观位置A到位置B的宏观移动。请问:从物理学原理上,能不能不做功实现宏观物体从A到B的移动过程?


如果这个问题解决,今天朱顶余在中国,不用签证,更不用买飞机票,朱顶余明天在美国。
 [5楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2012/06/09 00:26 

朱顶余作为一个热学老师(化学也要教热学的)在宏观和微观中总是找不到方向。所以,他不能理解压力势能和热能之类的区别和联系,更不明白气体扩散(压力)为什么要做功!他天天跟沈建其博士在讨论梦话

(顺便提出:每个贴、每个回复都要审核半天,这中国人的脑袋哪适合于作研究?作骗子是可能,他们要断绝人的信息沟通渠道,以便各种骗术得呈,中国人是卑鄙骗子的名词,欺骗是整个社会和整个人的灵魂)


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 [6楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2012/06/09 00:26 

其实还有很多人不理解的东西:象气枪打置于真空中的朱先生的脑袋是一点事都没有的

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 [7楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2012/06/09 00:27 

马德堡半球轰的一声是恰好空中打雷,那时的人真傻

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 [8楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2012/06/09 00:27 

其实,把马德堡半球再抽成高度真空,不用马拉就能自己脱开了,他们要用10匹马拉开,是因为当然技术水平不高,抽不成真空呀!

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 [9楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/09 00:45 

正确的答案是:气体做功,气体的压力势能使气体质心从A点移动到B点!
 [10楼]  作者:fhnjzz  发表时间: 2012/06/09 08:04 

气体内能没有变化,没有做功。
 [11楼]  作者:张崇安  发表时间: 2012/06/09 09:03 

我认为是抽隔板的力做了功
[楼主]  [12楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/09 09:08 

对【10楼】说:
希望老黄要向老冯学习,严肃、规范地进行学术交流……绝不夹杂与学术交流不相容的污言秽语 进行纯物理争辩
[楼主]  [13楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/09 09:13 

(2)设真空部分装有许多隔板(图b),每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去下一块,问气体是否作功?
这等效于将一系列薄板密叠在一起填充在容器的另一半,准静态地依次抽去与气体相邻的薄板……在这个过程,气体在做功……气体处于定熵膨胀过程……
 [14楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/09 18:27 

基本概念和基本物理过程都分不清的人如何能把握正确的做题思路?
 [15楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/09 18:31 

对【11楼】说:

已经假设隔板为瞬间消失,即抽板做功忽略。气体质心从1/4处的A点移动到了中间1/2处的B点。

 

能不做功实现么?能定熵实现么?朱顶余说:能!

 [16楼]  作者:张崇安  发表时间: 2012/06/09 19:28 

抽调隔板,气体质心偏移,我认为是低制隔板与箱体绞合力做功了。我看问题就出在“隔板瞬时消失”,按照惯性定律,隔板不受外力是不会消失的,更不会“瞬时”消失。
孤立系统的气体不会自行移动1/4距离。我还是认为做功的力量来自隔板的抽动。
显然,在那个方向抽动隔板,气体质心向那个方向移动。所以我认为朱先生气体不做功质心移动和黄先生认为是气体自身势能做功都是不妥的。
我看正确的观点是:均匀向四周压力的气体在那个方向破坏插板力做功,气体质心就向那个方向移动。
“瞬间消失”在物理场景中不符合物质不灭和能量守恒,也不符合惯性定律。就如同两只牛互相顶着受力平衡,一只牛瞬间消失,大家判断一下,那只牛会怎么样?
显然:这是惯性与力并存的问题!黄先生认为,一只牛消失后,另一只牛会依靠惯性力做功,可是,没有力,惯性的大小又怎么去衡量???
所以黄先生和朱先生在讨论一个深刻的问题:惯性与力孰先孰先孰后的问题,这实质上就是空间和实物并存的问题,在中国古哲学就是阴阳并存的问题。
[楼主]  [17楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/09 20:51 

抽去隔板的过程,气体必然对隔板做功,隔板抽得越慢气体对其做功就越多,但有个上限,就是气体的压强乘以隔板的体积……不可逾越这个上限。隔板抽得越快,气体对其做功就越小,当且仅当隔板以当地音速抽出时,气体对隔板(几乎)不做功(严格地说总会有极少数分子追上且撞击隔板)……由于假设隔板没有厚度即没有体积,所以对于只抽出一块薄板,气体对其所作之功完全可以被忽略……
但如果有无穷多块薄板紧密叠加在一起,虽然抽出每一块薄板气体所作之功属于微分功,但若将这一列紧密叠加在一起的薄板逐一抽出去……所积累的微分功就会聚沙成塔……就会在准静态抽出每一片薄板的前提下正比于气体的温差,即属于绝热可逆膨胀过程。
[楼主]  [18楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/09 21:29 

对【16楼】说:

作用力与反作用力共存亡
"应力"与“形变”属于“因素”与“效果”的关系问题,这里有滞后现象……就好比一个悬挂着的重物突然断了悬系……虽然此时重物失去了力学平衡,但却并未来得及发生位移,只是出现了加速度而已 “形变”属于一种“位移”……应力致形变 是这样 物体受热不均匀产生应力 或者物体吸收溶剂产生溶胀时也会产生应力,都是应力在先 形变在

 [19楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/10 00:28 

对【16楼】说:

你的两牛比喻非常形象,也非常恰当。

只是你对什么力做功认识上错了,其中一个牛突然闪后,另一牛必定向前运动,这不是因为惯性,而是因为牛与地球之间的相互作用力使牛前冲,这时,地球也会发生相应的后退运动。所以,牛对地球做功(相当于气体对非无限大容器做功)。如果是无穷大质量容器(即能固定一点都不动),则是气体对气体本身做功,所功的力(能量)是气体压力(势能),这种做功产生的动能是具有方向一致性的(气体整体移动),这时容器也获得了动能,向反方向运动,气体压力对容器做功。然后,在气体达到容器另一端的时候,另一端的压力抵消了原来气体所在一端的压力,使容器加速度消失,气体定向平动的冲量使容器的运动逐渐减慢,直到停止下来。最后的结果是:容器向A方向移动了,气体向B方向移动了。如果把容器和气体看成一个整体系统,系统的质心仍然没有变化。如果气体与容器的质量相等,整体的质心在3/8处的C点。达到平稳后,容器中心和气体的质心都从原来的位置,移动到原来3/8的C点。从整体系统看,如果说气体不对外做功也可以(根本就没有外界嘛),然而,从这果角度来说,则宇宙中没有任何物体(力)是做功的。 

 [20楼]  作者:张崇安  发表时间: 2012/06/10 06:42 

造成一个物体的整体移动,只有依靠这个物体之外的力,它自身是不能对自己做功的,项羽力气再大,他也不能提着自己的头发过河。
如果容器和气体有相同的质量,如果容器底部是光猾的与地面没有磨擦,我认可气体质心最后落在以地面为参照系的3/8的C处。
但气体这个1/8的移动并非气体自身的压力势能做功(因为压力势能引起的力并不是指向1/8移动的方向处),应该是容器做的功。同时,容器也反方向移动了1/8,容器的移动可以理解为气体做功了。用的牛顿力学是:F=-F;W=Fs
而造成F=-F的原因是小车和气体都有惯性,体现了惯性与力的共存。

 [21楼]  作者:黄国有  发表时间: 2012/06/10 10:53 

对【20楼】说:

严格地说不是气体对气体本身做功,而是其中的一部分气体(分子)对另一部分气体做功。相当于密封仓中的右端站着两个人,其中一个向左用力推另一个,施力者与密封仓向右运动,被推者向左运动,最后一头撞在密封仓的墙上,密封仓与右者被减速。密封仓经几天振荡后,两人分别饿死于两端不动了,密封仓也静止了下来,但位置已经改变了。问题是:这两个人做功了么?系统质心不变,但其中物质位置的变化需不需要做功?如仓外观察者盾到密封仓整体的右移(他看不清密封仓里面的变化情况)要不要做功?系统的熵是增加了还是减少了?或是不变?

 

明显是熵增过程

 [22楼]  作者:鹏翱九宵  发表时间: 2012/06/10 16:30 

真不亏大家说楼主是猪顶愚,果然名副其实!
[楼主]  [23楼]  作者:541218  发表时间: 2012/06/10 18:43 

对【21楼】说:
老黄,请看清 题设:有无穷多块薄板紧密叠加着,准静态地依次抽出与气体相邻的一片薄板……在这样的准静态过程,气体在做绝热准静态膨胀……绝热准静态膨胀过程是绝热可逆过程即定熵过程……
 [24楼]  作者:张崇安  发表时间: 2012/06/11 02:29 

对【21楼】说:船虽然移动了,但系统质心未变。这也算做了功? 我感觉你这个“密封仓内两个人的推动”例子和“密封仓内取走隔板的”例子不同!前者系统没有质量损失,而后者有。所以前者没有质心移动,后者就有了。 故我依然认为,取走隔板的那个例子仓的质心确实变化了,但不是内部气体之间力作用的结果,而是取隔板者做了功。

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