深度破解压强及温度的逻辑

胡良 原创 | 2018-09-18 14:29 | 收藏 | 投票

深度破解压强及温度的逻辑
               胡  良
        深圳市宏源清实业有限公司
摘要:温度是一个强度量,大于绝对零度的物体都会有电磁辐射。物体可通过辐射电磁波(降低了自由光子的数量)来降低温度,而物体也可通过吸收电磁波(增加了自由光子的数量)来增加温度。此外,在物体的内部,辐射及吸收光子也时刻在进行着;在物体的内部,自由光子及受约束光子(围绕电子运行的光子)的比例与温度有关。对气体来说,根据分子热运动规律及采取统计平均方法,可揭示热力学温度(T)与气体分子运动的平均平动动能(Ek)的联系。
关键词:温度,压强,分子,动能,熵,对称性,场,相位
作者,总工,高工,硕士
The relationship between macro pressure and micro temperature
The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Planck's constant (h).
Keywords: Temperature, pressure, kinetic, kinetic energy, entropy, symmetry, field, phase
1热胀冷缩的内涵
通常是指外压强不变的情况下,大多数物质在温度升高时,其体积增大;在温度降低时,其体积缩小的现象。
物体受热时会膨胀及遇冷时会收缩。因为当温度上升时,粒子的振动幅度将加(物体膨胀);当温度下降时,粒子的振动幅度将减少(物体收缩)。
原子核的核外电子层的提速运动(离心力),离心力导致核外电子层与原子核的之间距拉大。当原子核与核外电子层的距离拉大之后,其原子核与核外电子层之间的电场力将降低,从而使低能级最外层轨道的电子脱离原子内部电场的束缚成为溢出的自由电子。体现为物质的热膨胀系数。
当物质的热膨胀系数达到最大的极限时,原子核与核外电子层之间可建立一种稳定的电力场(核外电子不再溢出),原子停止膨胀,从原物质的固体转化为液态。当物质的温度降低后,物质又可从液态逐渐的过渡到固态。体现为物质的热胀冷缩效应。
原子核与核外电子层之间的电场距离可随温度变化的。原子核的最外层电子最易受到动能的激发而成为自由电子。
气体分子之间引力比液体(或固体)分子之间的引力小,更易受温度影响。因此,气体热胀冷缩明显,液体其次,固体则不明显。
2辐射的内涵
在绝对温度零度以上,物体都会以电磁波(或粒子)的形式向外辐射。辐射之电磁波(或粒子)从辐射源向各个方向直线放射。物体通过辐射所放出的电磁波(或粒子)就是辐射能。甲物体可向乙物体辐射;同时,乙物体也可向甲物体辐射。
根据与场源的联系,电磁波可分为束缚电磁波及自由电磁波两大类。束缚电磁波在场源附近(体现为感应场)。自由电磁波可脱离场源,以电磁波形式向远方传播(体现为辐射场)。
电磁波(电磁辐射)是由同相振荡及互相垂直电场与磁场在空间中以波形式移动,而其传播方向垂直于电场及磁场构成的平面。电磁波不需依靠介质传播,各种电磁波在真空中的速度就是光速。
3热辐射的内涵
任何物体在辐射电磁波时,也同时不断吸收其周围物体发来的电磁波。
一个物体辐射出的电磁波与吸收的电磁波之差,体现为其辐射出去的净电磁波。电磁波辐射可在真空中进行,实现物体间电磁波转移(体为热量传递)。
物体的辐射能力(单位时间内单位表面向外辐射的电磁波),随着温度的增高而快速增加。
当一物体受到其它物体的辐射(能量为Q)时,其中被吸收的部分为QA,被反射部分为QR,透过物体部分为QD。
可见,QA+QR+QD=Q。
可见,A=QA/Q称为吸收率,R=QR/Q称为反射率,D=QD/Q称为穿透率。
显然, A+R+D=1。
假如,A=1,R=D=0,体现为到达该物体表面的热辐射完全被吸收,此物体就称为绝对黑体(黑体)。
假如,R=1,A=D=0,体现为到达该物体表面的热辐射全部被反射;当这种反射是有规则的,此物体就称为镜体;如果这种反射是乱反射,就称为绝对白体。
假如,D=1,A=R=0,体现为到达该物体表面的热辐射全部透过物体,此物体就称为透热体。
热辐射穿过固体(或液体)后马上被完全吸收;可见,固体及液体一般是不透热的。
而在一般温度下的单原子(或对称双原子气体)体现为透热体,而多原子气体则可能具有相当大的吸收能力(在特定波长范围内)。
任何系统都可视为热运动及电磁波(光子气)的复合体。热运动的光子气与电子轨道跃迁辐射光子有所不同。激发态电子(具有光子围绕电子运行的电子)在一个能级跃迁的过程可发射电磁波(光子)。而热运动本身则不会发射电磁波(光子)。
4宏观的压强与微观的温度
对于一个孤立量子体系来说,可分为三大类,
第一大类,膨胀型 ,从极其致密的固态,到固态,到液态,到气态,再到极其稀疏的气态。
第二大类,收缩型 ,从极其稀疏的气态,到气态,到液态,到固态,再到极其致密的固态。
第三大类,平衡型 ,永远保持某一种状态。
第四大类,动态平衡型 ,极其稀疏的气态,气态,液态,固态,极其致密的固态可相互之间转化。但孤立量子体系内的总量子数量(基本粒子数量)守恒。宇宙就属于动态平衡型。
任何一个孤立量子体系都有宇宙背景空间。通过该孤立量子体系本身的压强(p)与宇宙背景空间的压强(Ps)相比较,可知,
当,P>Ps该孤立量子体系体现为膨胀型;
P<Ps,该孤立量子体系体现为收缩型;
P=Ps,该孤立量子体系体现为平衡型;
值得一提的是,根据能量常数理论(量子三维常数理论)无穷大的宇宙就是动态平衡型。
在系统体积(V)及粒子数(N)保持不变的情况下,温度是动能对于熵的偏导。
              T=(əEk/əs)
 ,其中,熵(S)的量纲是,[L^(3)T^(0)];温度(T)的量纲是,[L^(2)T^(-3)];动能(Ek)的量纲是,[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)],
或,[L^(3)T^(0)]*[L^(2)T^(-3)]。从孤立量子体系的内能来看,可进一步推导出,
P=(əU/əs)
,其中,对于内能(U)来说,,量纲是,[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]。压力(P)的量纲是,[L^(2)T^(-3)]。
值得一提的是,熵(S)的含义是玻尔兹曼常数乘以系统分子的状态数的对数值,从统计学来看,S=k*㏑Ω。物质的量就是粒子的数量,可用个(或摩尔)表达。
例如,在一个有限空间内有一个大铁球,将这一个大铁球分为二个铁球,再分为四个铁球,......,再分为2N个铁球。就能理解熵的含义了。
此外,根据能量常数理论(量子三维常数理论),对于两个孤立量子体系来说,相互靠近体现的动能是正的,相互远离体现的动能是负的。
5解析内能的本质
内能(U)是物体(或其内部含有若干小物体构成)内所有微观粒子的运动形式所具有的动能(含势能)之和。内能与动能(含势能)的量纲相同。内能(状态函数)是一个广延物理量(两个部分的总内能等于其内能之和)。内能体现为热力学系统的热能量(分子热运动)。分子具有动能(物体内部的分子永远进行无规则运动),温度越高体现为分子运动越激烈(平均动能越大)。分子势能是体现为分子相互之间的作用,与分子间作用力及分子之间距离有关。
值得一提的是,温度与动能(含势能)的属性不同。例如,零度的冰溶化为零度的的水,此时,温度保持不变,但内能(动能及势能)是增加的,这是因为温度体现为强度属性。

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华南理工大学,硕士
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