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假如在一立方公里的密闭容器(器壁为晶体如金刚石)中只有一个氦原子在四处碰壁…问该原子的速率分布如何
[楼主] 作者:541218  发表时间:2012/07/06 18:28
点击:774次

假如在一立方公里的密闭容器(器壁为晶体如金刚石)中只有一个氦原子在四处碰壁......试问这个氦原子的速率分布将如何?在空间各点出现的几率密度分布如何?

假如忽略重力场。

这个孤单的氦原子应该 服从麦克斯韦速率分布   应该在处处出现的几率密度相同。

这个氦原子的运动应该属于热运动。这个氦原子的动能应该属于热能。

不知黄教授对此将有何高论?

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[楼主]  [2楼]  作者:541218  发表时间: 2012/07/06 20:28 

如果我们只(跟踪)关注某一个特定分子的行为……由于该分子不时地遭受别的分子的随机撞击,使得该分子的速度瞬息万变 位置也摇摆不定,那么我们应该如何来标定这个分子的动能与位置?
我们无可奈何,没有别的更好的选择,只能取其动能的平均值,即可用“温度”来标定其运动的激烈程度。至于这个分子位置……由于该分子一直在高频变换位置,也只能用其“几率密度”来描述其在空间的分布情况。
由此可知 不管我们所考察的对象是一个还是很多个独立的粒子的行为,只要这些粒子的行为具有不确定性、随机性 其速率瞬息万变自发地趋于麦克斯韦速率分布,我们就应该使用热力学方法来描述之,所以 决定用什么手段描述对象,并不在于对象所含成员的多寡,只看其行为是否诡秘莫测……

所以,我们完全有理由引入 分子的比容  分子的温度 分子的熵 等的热力学概念  我们有理由提倡如下的陈述: 分子从高密度区辗转来到低密度区 该分子的比容发生了变化,分子从高温区辗转来到低温区 分子的温度发生了变化

不知黄教授对此将有何高论?

[楼主]  [3楼]  作者:541218  发表时间: 2012/07/07 06:43 

“熵”属于热学量,用于描述随机性微观参量的统计规律。但在其他方面也有“熵”概念的出现,如 “信息熵” 等 就是因为 “随机性”绝非分子、原子等微观粒子的专有属性。

分子运动也不例外也具有随机性,冰块在河流中的碰撞运动也具有随机性,但冰块的每一次具体的动作都服从牛顿力学规律;分子的每一次具体动作也不例外,同样遵循着牛顿力学的加速度定律

热力学 = 牛顿力学 + 随机性

总的运动方式是随机的、不确定的、不可预期的,瞬息万变的,只能用统计法或测量法获取其平均值,但对于每一次具体的瞬间动作都服从着牛顿力学运动定律。

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