作者Muscovy (三分熟的闹钟)
看板Physics
标题Re: [问题] 关於热的问题
时间Wed Sep 30 18:45:07 2009
※ 引述《Muscovy (三分熟的闹钟)》之铭言:
: 能归能, 热归热, 这要先有概念.
: → dirak:错,热就是能量
这个嘛.............
我摘几段 Zemansky 的话好了.
"... heat is that which is transferred between a system
and its surroundings by virtue of a temperature difference only."
热是一个因为温差而流来流去的「东西」.
"When the flow has ceased, there is no longer any occasion to use
the word heat or the symbol Q, because the process is completed."
那个「东西」不流了, 就不要再提什麽热了.
"Consequently, it is incorrect to refer to the 'heat in a body,'
just as it is incorrect to refer to the 'work in a body.'"
所以说, 没有「物体里面的热」这种说法, 就像是没有「物体内的功」.
在他的说法里, 热反而比较像「功」; 那麽有听过谁说「功就是能量」吗?
这种由温差引起的流动一定是能量流吗?其实还蛮难说的.
只是我们发现用能量作为度量的单位最方便.
热功当量这种 1 cal = 4.18 J 简单的线性关系, 会让日子过得比较不痛苦.
我想想看怎麽讲.
譬如说力学能, 能不能随便把动能写成 m / v?
当然不行, 因为这样不能满足力学能守恒的物理律.
只要定义好时间空间跟质量, 就已经决定动能的型式了.
电磁场所储存的能量可不可以随便写成 energy = E + B?当然也不行.
但是热与功或能的关系式可不可以随我高兴写成: Q = work * temperature?
跟你讲一件很糟糕的事, 可以.
然後只要顺便调整一下热力学三定律其中的两个定律就好.
同时也要调整「热」与「热能」之间的转换(不再是 1 cal = 4.18 J. )
当然这下子我们会处在一种麻烦的日常生活.
譬如 0℃ 的水上升一度, 所需要的热量跟 10℃ 的水上升一度不一样.
(严格来讲本来就不一样, 但是恶化程度不像我乱改的那麽严重. )
或者中餐的水煮蛋跟晚餐的水煮蛋热量不同, 因为气温不一样.
不过日子还是可以过的, 顶多就是焦耳的实验昇华成焦头烂额的实验.
「热是能的一种形式」其实是人为的.
(里头也有很多历史因素, 譬如最初对热的描述, 刚好会符合能的形式. )
我们选择从能量的观点去了解热的本质.
这种观点感觉上最简单也最直观, 目前为止也都没什麽大问题, 如此而已.
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可是一旦真的把它们混为一谈, 就会产生最初发问者的那个问题.
高中课本给的叙述会让人想像成...
「我把能量往外丢, 其实就是把热量往外丢.
所以温度越来越低, 能量越来越少. 」
诸如此类的, 好像很符合直觉也很有道理.
可是等到热力学里头, 学了热机跟冷机的概念之後.
就会很抽象地把它化约成...
「哦, 原来有些循环, 能量往外丢的时候, 热量是往内吸(吸热做功).
还有另外一些循环, 能量往内吸的时候, 热量是往外丢(负功放热). 」
跟着就产生一连串疑问:
「既然热就是能, 能就是热, 然後我们又可以任意流动的操纵方向.
那还有什麽不可能发生的呢?」
实际上, 热力学各种型态的能量之间, 需要「明确的转换」.
而热的出现, 需要「适当的条件」(至少要有温差. )
不然热力学不会花那麽大的功夫讨论 adiabatic/isothermal processes.
其实我是觉得啦...
脑海里头没有这些转换的过程, 会很容易陷入发问者的那种困境.
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那, 热到底可不可以跟能混用?
当然是可以, 大家都嘛混着用; 前提是不会产生前面的那些疑惑.
不过一旦有疑惑, 就要先把它拆开, 不能继续掺在一起大锅煮.
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新诗练习:新鲜。踩破初春里的狗大便;不经意的沧桑,满溢着嫩黄的喜悦。
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◆ From: 140.112.218.128
1F:→ mantour:只要搞清楚「热」是heat,「热能」是thermal energy 09/30 22:54
2F:→ mantour:就不会弄混了 09/30 22:54
3F:推 abc2090614:还是英文比较清楚 09/30 22:57