一 いち 個 こ 水銀 すいぎん 溫度 おんど 計 けい
溫度 おんど (粵拼 :wan1 dou6 ;英文 えいぶん :temperature )係 がかり 凍 こお 熱 ねつ 指標 しひょう ,以數字 すうじ 寫 うつし 出 で 幾 いく 熱 ねつ 幾 いく 凍 こお ,低溫 ていおん 卽 そく 係 かかり 凍 こお ,高溫 こうおん 卽 そく 係 かかり 熱 ねつ 。度 ど 溫度 おんど 嘅架 か 生 せい ,叫 さけべ 溫度 おんど 計 けい 。
自然 しぜん 科學 かがく ,都 と 經常 けいじょう 涉 わたる 及溫度 ど 。物體 ぶったい 嘅溫度 おんど 通常 つうじょう 係 がかり 用 よう 攝氏 せっし 嚟量度 ど ,科學 かがく 家 か 通常 つうじょう 係 がかり 用 よう 開 ひらく 氏 し ,而美國 こく 就普遍 ふへん 用 よう 華氏 かし 。
喺現代 だい 嘅熱 ねつ 力學 りきがく 上 うえ ,溫度 おんど 可 か 以想像 ぞう 成 なり 啲粒子 りゅうし 嘅平均 へいきん 動 どう 能 のう 。想像 そうぞう 一 いち 位 い 想 そう 研究 けんきゅう 溫度 おんど (但 ただし 唔具有 ぐゆう 現代 げんだい 物理 ぶつり 學 がく 知識 ちしき 嘅人)嘅人攞住手 しゅ 上 じょう 嘅溫度 おんど 計 けい 同 どう 「溫度 おんど 就係溫度 おんど 計 けい 反映 はんえい 嘅物理 ぶつり 量 りょう 」嘅知識 ちしき 。佢可以觀察 かんさつ 得 え 到 いた 壓力 あつりょく (pressure,
P
{\displaystyle P}
;指 ゆび 一 いち 件 けん 物體 ぶったい 表面 ひょうめん 每 ごと 單位 たんい 面積 めんせき 承 うけたまわ 受緊幾 いく 大 だい 嘅力 ちから )嘅現象 げんしょう :佢將一 いち 團 だん 溫度 おんど 喺攝氏 し 20 度 ど 嘅氣體 きたい 封 ふう 死 し 喺一 いち 個 こ 透明 とうめい 嘅容器 ようき 入 いれ 面 めん ,跟住佢將團 だん 氣體 きたい 同 どう 個 こ 容器 ようき 加熱 かねつ (例 れい 如放入 いれ 去 さ 一煲滾水入面);如果個 こ 容器 ようき 有 ゆう 個 こ 蓋 ぶた 而且溫度 おんど 夠熱,可 か 以搞到個 こ 蓋 ぶた (如果個 こ 蓋 ぶた 夠輕 )飛 ひ 走 はし -個 こ 蓋 ぶた 實 み 係 がかり 受咗一 いち 股 また 力 りょく 得 え 到 いた 動 どう 量 りょう [ 1] 。
一煲水喺度滾緊;由 よし 煲蓋嘅郁動 どう 可知 かち ,蒸發 じょうはつ 緊嘅水 すい (水蒸氣 すいじょうき )會 かい 向 こう 周圍 しゅうい 嘅表面 めん 施 ほどこせ 壓力 あつりょく 。
透過 とうか 好 こう 似 に 呢啲噉嘅實驗 じっけん ,佢確立 かくりつ 咗壓力 りょく 嘅概念 がいねん ,而且可 か 以觀察到理想 りそう 氣體 きたい 定律 ていりつ (ideal gas law)所 しょ 講 こう 嘅嘢[ 1] :
P
V
=
N
k
T
{\displaystyle PV=NkT}
,當 とう 中 なか
V
{\displaystyle V}
係 かかり 團 だん 氣體 きたい 嘅體積 たいせき ,
N
{\displaystyle N}
係 かかり 團 だん 氣體 きたい 入 いれ 面 めん 有 ゆう 幾多 いくた 粒 つぶ 粒子 りゅうし (簡單 かんたん 講 こう 可 か 以想像 ぞう 成 なり 物質 ぶっしつ 量 りょう ),
k
{\displaystyle k}
係 かかり 一 いち 個 こ 常數 じょうすう ,而
T
{\displaystyle T}
就係團 だん 氣體 きたい 嘅溫度 ど (用 よう 溫度 おんど 計量 けいりょう 度 ど 到 いた )[ 2] [ 3] 。假想 かそう 個人 こじん 身 み 處 しょ 嘅世界 かい 經 けい 已 やめ 確立 かくりつ 咗原子 げんし 論 ろん ,知道 ともみち 物質 ぶっしつ 係 かかり 由 よし 一大柞細細粒嘅粒子 りゅうし 組成 そせい 嘅,佢可以將團 だん 氣體 きたい 想像 そうぞう 成 なり 一大柞係噉喺度郁嘅粒子,好 こう 似 に 下圖 したず 嘅想像 そうぞう 圖 ず 噉:
推理 すいり 過程 かてい
圖 ず 中 ちゅう 嗰啲黑色 こくしょく 點點 てんてん 係 がかり 想像 そうぞう 中 ちゅう 嘅粒子 こ ,紅色 こうしょく 嘅係啲粒子 りゅうし 嘅郁動 どう 軌道 きどう ,白色 はくしょく 嘅空間 あいだ 係 がかり 粒子 りゅうし 可 か 以郁嘅空間 あいだ ,灰色 はいいろ 嘅係個 こ 容器 ようき 嘅殼,紅色 こうしょく 箭 や 咀係一粒粒子撞埋個容器嘅殼嗰陣向個殼嘅表面施嘅力。根據 こんきょ 古典 こてん 力學 りきがく 上 うえ 嘅知識 ちしき ,當 とう 一嚿嘢撞埋去另一嚿嘢嗰時,會 かい 有 ゆう 動 どう 量 りょう (
p
=
m
v
{\displaystyle p=mv}
)嘅轉移 てんい ,即 そく 係 がかり 話 ばなし [ 1] :
Δ でるた
p
=
p
i
,
x
−
p
f
,
x
=
p
i
,
x
−
(
−
p
i
,
x
)
=
2
p
i
,
x
{\displaystyle \Delta p=p_{i,x}-p_{f,x}=p_{i,x}-(-p_{i,x})=2p_{i,x}}
當 とう 中 なか
Δ でるた
p
{\displaystyle \Delta p}
係 かかり 指 ゆび 個 こ 殼 から 嘅動量 りょう 變化 へんか ,
p
i
,
x
{\displaystyle p_{i,x}}
係 かかり 指 ゆび 粒 つぶ 粒子 りゅうし 臨撞嗰刻嘅動量 りょう 嘅 X 軸 じく (想像 そうぞう 三 さん 維空間 あいだ )部 ぶ 份,假想 かそう 粒 つぶ 粒子 りゅうし 撞前撞後動 どう 量 りょう 嘅數值一樣但彈返轉頭(方向 ほうこう 變 へん 咗相反 あいはん ),
p
i
,
x
=
−
p
f
,
x
{\displaystyle p_{i,x}=-p_{f,x}}
。假想 かそう 每 ごと 隔 へだた
Δ でるた
t
{\displaystyle \Delta t}
(一個極細嘅數值)咁耐嘅時間 あいだ 就有粒 つぶ 粒子 りゅうし 撞落個 こ 殼 から 嗰度,個 こ 殼 から 因 いん 為 ため 一吓撞擊受嘅力(
F
{\displaystyle F}
)係 がかり :
F
=
Δ でるた
p
Δ でるた
t
{\displaystyle F={\frac {\Delta p}{\Delta t}}}
(嚟自牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 二 に 定律 ていりつ ),
而設
Δ でるた
t
=
2
L
v
x
{\displaystyle \Delta t={\frac {2L}{v_{x}}}}
,
L
{\displaystyle L}
係 かかり 指 ゆび 個 こ 容器 ようき 嘅長 なが 度 たび (設 しつらえ 個 こ 容器 ようき 係 がかり 個 こ 立方體 りっぽうたい ),可 か 以得出 で
F
=
m
v
x
2
L
{\displaystyle F={\frac {m{v_{x}}^{2}}{L}}}
,考慮 こうりょ 嗮咁多 た 粒 つぶ 粒子 りゅうし 嘅話,
F
=
N
m
v
x
^
2
L
{\displaystyle F={\frac {Nm{\hat {v_{x}}}^{2}}{L}}}
,當 とう 中 なか
N
{\displaystyle N}
係 かかり 粒子 りゅうし 嘅數量 りょう (呢個數 すう 值大得 とく 好 こう 交關),而
v
x
^
{\displaystyle {\hat {v_{x}}}}
係 かかり 指 ゆび 啲粒子 りゅうし 嘅平均 へいきん X 軸 じく 速度 そくど 數 かず 值。再 さい 將 しょう 粒子 りゅうし 嘅速度 そくど
v
^
{\displaystyle {\hat {v}}}
想像 そうぞう 成 なり
v
x
^
×
3
{\displaystyle {\hat {v_{x}}}\times 3}
[ 註 1] ,得 とく 出 で :
F
=
N
m
v
^
2
3
L
{\displaystyle F={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3L}}}
呢股力 りょく 會 かい 施 ほどこせ 喺一塊 ひとかたまり
L
2
{\displaystyle L^{2}}
咁大嘅表面 めん 嗰度,即 そく 係 がかり 話 ばなし 壓力 あつりょく (每 まい 單位 たんい 面積 めんせき 嘅力)等 とう 如:
P
=
F
L
2
=
N
m
v
^
2
3
L
×
L
2
=
N
m
v
^
2
3
L
3
{\displaystyle P={\frac {F}{L^{2}}}={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3L\times L^{2}}}={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3L^{3}}}}
,
因 いん 為 ため 設 しつらえ 咗個容器 ようき 係 がかり 立方體 りっぽうたい ,所以 ゆえん 個 こ 容器 ようき 嘅容量 りょう
V
=
L
3
{\displaystyle V=L^{3}}
,於是:
P
=
N
m
v
^
2
3
V
{\displaystyle P={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3V}}}
將 はた 上面 うわつら 條 じょう 式 しき 掉一掉嘅話 ばなし ,
P
V
=
N
m
v
^
2
3
{\displaystyle PV={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3}}}
將 はた 理想 りそう 氣體 きたい 定律 ていりつ
P
V
=
N
k
T
{\displaystyle PV=NkT}
代入 だいにゅう 去 さ 嘅話,
N
k
T
=
N
m
v
^
2
3
{\displaystyle NkT={\frac {Nm{\hat {v}}^{2}}{3}}}
最後 さいご 得 とく 出 で
k
T
=
m
v
^
2
3
=
2
3
×
m
v
^
2
2
{\displaystyle kT={\frac {m{\hat {v}}^{2}}{3}}={\frac {2}{3}}\times {\frac {m{\hat {v}}^{2}}{2}}}
由 よし 古典 こてん 力學 りきがく 嗰度已 やめ 知 ち ,一 いち 嚿嘢嘅動 どう 能 のう 係 かかり
m
v
2
2
{\displaystyle {\frac {m{v}^{2}}{2}}}
-得 とく 出 で 「一團 いちだん 氣體 きたい 嘅溫度 ど (
T
{\displaystyle T}
)係 がかり 由 よし 粒子 りゅうし 嘅平均 へいきん 動 どう 能 のう 反映 はんえい 嘅」。
↑ 喺現實 げんじつ ,粒子 りゅうし 唔會粒 つぶ 粒 つぶ 都 と 用 よう 同樣 どうよう 嘅速度 ど 郁 いく ,但 ただし 當 とう 考慮 こうりょ 緊好大量 たいりょう 嘅粒子 りゅうし 嗰陣,呢種想像 そうぞう 法 ほう 可 か 以得出 で 大 だい 致正確 かく 嘅結果 けっか 。
↑ 1.0 1.1 1.2 Kinetic Theory .
↑ Clapeyron, E. (1835). "Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur". Journal de l'École Polytechnique (in French). XIV: 153–90.
↑ Khotimah, Siti Nurul; Viridi, Sparisoma (2011-06-07). "Partition function of 1-, 2-, and 3-D monatomic ideal gas: A simple and comprehensive review". Jurnal Pengajaran Fisika Sekolah Menengah . 2(2): 15–18.