常見物理名詞解析

常用物理名詞解析 常用物理名詞解析物理學科概念 【熱學】熱學是物理學的一種重要部分。它專門研究熱現象的規(guī)律及其應用。對熱現象的研究一是由觀測和實驗入手總結出熱現象規(guī)律構成熱現象的宏觀理論叫做熱力學二是從物質的微觀構造出發(fā)即以分子、原子的運動和它們之間的互相作用出發(fā)應用記錄措施去研究熱現象的規(guī)律構成熱現象的微觀理論叫做記錄物理學。它所研究的范疇涉及測溫學、量熱學、熱膨脹以及熱傳遞等。若從廣泛的涵義上熱學還涉及其她有關熱現象研究的熱力學、分子物理學和熱工學等分科。熱力學和記錄物理學研究對象是一致的都是研究物體內部熱運動的規(guī)律性以及熱運動對物體性質的影響但是研究的措施截然不同。熱力學根據觀測和實驗所總結出來的熱力學定律以嚴密的邏輯推理來研究宏觀物體的熱性質它不波及物質的微觀構造。記錄物理學則從物質的微觀構造出發(fā)根據每個粒子所遵循的力學規(guī)律用記錄學的措施研究宏觀物體的熱性質。熱力學對熱現象給出可靠的根據用以驗證微觀理論的對的性記錄物理學可進一步探討熱現象的本質使熱力學的理論獲得更深刻的意義。因此這兩種措施起到了相輔相成的作用使熱現象的研究更加進一步。 【熱力學】它是研究熱現象中物態(tài)轉變和能量轉換的學科。由觀測和實驗總結出熱現象的規(guī)律構成熱現象的宏觀理論。在19世紀中葉焦耳等人通過多次實驗將熱擬定為能的一種形式從而建立了熱力學。熱力學的研究是從大量經驗中總結了自然界有關熱現象的某些共同規(guī)律而得出熱力學定律即熱力學第零、第一、第二和第三定律用嚴密的邏輯推理來研究宏觀物體的熱性質及規(guī)律。熱力學所研究的內容在量子力學發(fā)展此前就有了一定的基本故論及的系統(tǒng)及所持的理論均出于宏觀的概念。重要探討物質系統(tǒng)的平衡狀態(tài)以及與平衡狀態(tài)偏離不大的物理、化學過程近年來對非平衡狀態(tài)過程的研究亦獲得一定的成果。熱力學不波及物質內部的微觀構造對熱現象的本質亦不能作出解釋這是它的局限性這些都需要記錄物理學來補充、闡明并加以發(fā)展。 【記錄物理學】是用記錄措施研究由大量微觀粒子構成的物質系統(tǒng)內部熱運動規(guī)律及其對系統(tǒng)性質的影響。它是從物質的微觀構造即從分子、原子的運動和它們之間的互相作用出發(fā)來研究熱現象的規(guī)律構成熱現象的微觀理論。記錄物理學的前身是氣體分子運動論。記錄物理學是從宏觀系統(tǒng)內部的微觀構造出發(fā)根據微觀粒子所遵從的力學規(guī)律用記錄措施將系統(tǒng)的宏觀性質及其變化規(guī)律推導出來。因此記錄物理學與熱力學兩者之間可以互相補充。19世紀在典型力學基本上形成了“記錄力學”。在研究氣體處在平衡狀態(tài)下的性質方面獲得成就對熱力學已經獲得的成果能從微觀角度更深刻地加以闡明。后來隨著研究范疇的擴展而獲得記錄物理學的名稱。20世紀以來由于發(fā)現微觀粒子具有量子性質之后在量子力學基本上形成“量子記錄物理”。記錄物理學對于許多波及多體問題的學科均有重要應用。例如在固體物理學、原子核物理學、物理化學和天體物理學等方面均獲得巨大成就。在相變超導性、超流性、等離子體等方面運用記錄物理措施于近年來亦有很大的進展。 熱學 【熱】熱的概念來自人們對冷熱的感覺。它是物質運動體現的形式之一。它的本質是大量的實物粒子分子、原子等永不斷息地作無規(guī)則的運動。熱與實物粒子的無規(guī)則運動的速度有關無規(guī)則運動越強烈時則該物體或系統(tǒng)就越熱溫度也越高。熱的另一種涵義是熱量熱量是能量變化的一種量度。熱量與溫度的概念不同不能混為一談。 【熱運動】是物質的一種運動形式。宏觀物體內部大量微觀粒子如分子、原子、電子等永不斷息的無規(guī)則運動稱為熱運動。它是物質的一種基本運動形式。一種物體或某一系統(tǒng)在熱平衡時的溫度取決于她內部微觀粒子熱運動的狀況熱運動越劇烈它的溫度就越高。 【熱現象】凡與溫度有關的物質系統(tǒng)性質的變化統(tǒng)稱為“熱現象”。例如物體吸熱后溫度升高體積膨脹水受熱后變成水蒸氣等都是由于溫度發(fā)生了變化物體的性質也隨著而變化這闡明熱現象是大量分子無規(guī)則運動的體現。 【溫度】是表達物體冷熱限度的物理量。由人的感覺來判斷物體的冷熱限度是建立在主觀感覺基本上的。為了能客觀地反映物體的冷熱限度人們引入了溫度的概念。從分子運動論的觀點來看溫度是物體內部大量分子無規(guī)則熱運動劇烈限度的體現。它是物體冷熱的內在根據熱運動越劇烈物體的溫度就越高。某一物體溫度升高或減少就標志 kT。式中k為玻爾茲曼常數T為氣體溫度的微觀實質是分子平均動能的量度。由此看來溫度是具有記錄意義的它是大量氣體分子熱運動的集體體現。對于個別分子而言它的動能也許不小于平均動能也也許不不小于平均動能。但在溫度一定期它是一種擬定的值。對于個別分子說它溫度是多少是沒故意義的。 【溫標】溫度數值的表達措施叫做“溫標”。為了定量地擬定溫度對物體或系統(tǒng)溫度給以具體的數量標志多種各樣溫度計的數值都是由溫標決定的。為量度物體或系統(tǒng)溫度的高下對溫度的零點和分度法所做的一種規(guī)定是溫度的單位制。建立一種溫標一方面選用某種物質的某一隨溫度變化的屬性并規(guī)定測溫屬性隨溫度變化的關系另一方面是選固定點規(guī)定其溫度數值最后規(guī)定一種分度的措施。最早建立的溫標是華氏溫標、攝氏溫標這些溫標統(tǒng)稱為經驗溫標。它們的缺陷是溫度讀數與測溫物質及測溫屬性有關測同一熱力學系統(tǒng)的溫度若使用攝氏溫標標定的不同測溫屬性的溫度計其讀數除固定點外并不嚴格一致。經驗溫標現已廢棄不用。為了統(tǒng)一溫度的測量溫度的計量工作中采用抱負氣體溫標為原則溫標。規(guī)定溫度與測溫屬性成正比關系選水的三相點為固定點。在氣體液化點如下及高溫下抱負氣體溫標不合用由于氦的液化溫度最低因此氦溫度計有它一定的優(yōu)越性。國際單位制中采用的溫標是熱力學溫標。它的單位是開爾文中文代號是開國際代號是K。 【攝氏溫標】是經驗溫標之一亦稱“百分溫標”。溫度符號為t單位是攝氏度國際代號是“℃”。攝氏溫標是以在一大氣壓下純水的冰點定為0℃。在一大氣壓下汽點作為100℃兩個原則點之間分為100等分每等分代表1℃。在溫度計上刻100℃的基準點時并不是把溫度計的水銀泡或其她液體插在沸騰的水里而是將溫度計懸在蒸汽里。實驗表白只有純凈的水在正常狀況下沸騰時沸水的溫度才同上面蒸汽溫度同樣。若水中有了雜質溶解了別的物質沸點即將升高也就是說要在比純凈水的沸點更高的溫度下才會沸騰。如水中具有雜質當水沸騰時懸掛在蒸汽里的溫度計上凝結的卻是純凈的水因此它的水銀柱的批示跟純凈水的沸點相似。在給溫度計定沸點時避免水不純的影響應用懸掛溫度計的措施。為了統(tǒng)一攝氏溫標和熱力學溫標1960年國際計量大會對攝氏溫標予以新的定義規(guī)定它應由熱力學溫標導出即tT-273.15用攝氏度表達的溫度差也可用“開”表達但應注意由上式所定義的攝氏溫標的零點與純水的冰點并不嚴格相等沸點也不嚴格等于100℃。華氏溫度計的冰點為32度沸點為212度兩 【華氏溫標】是經驗溫標之一。在美國的平常生活中多采用這種溫標。規(guī)定在一大氣壓下水的冰點為32度沸點為212度兩個原則點之間分為180等分每等分代表1度。華氏溫度用字母°F表達。它與攝氏溫度C和華氏溫度F之間的換算關系為攝氏溫標與華氏溫標的多種溫度計在玻璃管中根據不同的用途裝有不同的液體如煤油、酒精或水銀由于液體膨脹與溫度之間并不嚴格遵守線性關系并且不同的液體和溫度的非線性關系彼此也不同樣由于測溫物質而影響溫標的精確性為此這些經驗溫標已在廢棄之列。 【國際實用溫標】從精確與實用出發(fā)在1927年第七屆國際計量大會上決定采用國際溫標。由于科學技術不斷地發(fā)展工業(yè)生產上的需要國際溫標不斷修改目前所采用的國際實用溫標是1968年國際計量委員會對1948年國際實用溫標1960年修正版作了重要修改而建立的。1968年國際實用溫標選用的措施是根據它所測定的溫度可緊密接近熱力學溫度而其差值應在目前測定精確度的極限之內。1968年國際實用溫標在國際實用開耳文溫度和國際實用攝氏溫度之間是用符號T68和t68來加以辨別的。T68和t68之間的關系是t68T68-273.15。T68和t68的單位如在熱力學溫度T和攝氏溫度t中同樣仍為開爾文符號K和攝氏度符號℃。常用的換算公式是Tt273.15。 【三相點】亦稱“三態(tài)點”。一般指多種穩(wěn)定的純物質處在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三個相態(tài)平衡共存時的狀態(tài)叫做該物質的“三相點”。該點具有擬定的溫度和壓強。物態(tài)叫做“相”一般物質是以三種形態(tài)存在。即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)也可稱為固相、液相、氣相。物體的變化常叫做相變?；蛘哒f在某一系統(tǒng)中具有相似物理性質均勻的部分亦稱為相。相與相間必有明顯可分的界面。例如食鹽的水溶液是一相若食鹽水濃度大有食鹽晶體即成為兩相。水和食油混合是兩個液相并存而不能成為一種相。又如水、冰和汽三相共存時其溫度為273.16K0.01℃壓強為6.106×102帕。由于在三相點物質具有擬定的溫度因此用它來作為擬定溫標的固定點比選汽點和冰點具有優(yōu)越性因此三相點這個固定溫度適于作為溫標的基點目前都以水的三相點的溫度作為擬定溫標的固定點。 幾種物質三相點的數據 __溫度K/壓強帕 氫13.84/7038.2 氘18.63/17062.4 氖24.57/43189.2 氮63.18/12530.2 二氧化碳216.55/517204 水273.16/610.5 【絕對零度】絕對零度是根據抱負氣體所遵循的規(guī)律用外推的措施得到的。當溫度減少到-273.15℃時氣體的體積將減小到零。若用分子運動論來解釋抱負氣體分子的平均平動動能由溫度T擬定則可將絕對零度與“抱負氣體分子停止運動時的溫度”等同看待。事實上一切實際氣體在溫度接近-273.15℃時早已變成液態(tài)或固態(tài)它的溫度趨于一種極限值這個極限值就稱為絕對零度。絕對零度是溫度的最低點事實上永遠也不會達到的。 【溫度計】是測定溫度的儀器之統(tǒng)稱。運用物質的某一物理屬性隨溫度的變化來標志溫度。根據使用目的的不同已設計制造出多種溫度計。其設計的根據如運用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現象在定容條件下氣體或蒸氣壓強因不同溫度而變化熱電效應的作用電阻隨溫度的變化而變化以及熱輻射的影響等多種。一般說任何物質的任一物理屬性只要它隨溫度的變化而發(fā)生單調的、明顯的變化都可用來標志溫度而制成溫度計。溫度計的種類諸多如定容氣體溫度計、定壓氣體溫度計、液體水銀、酒精、煤油溫度計、鉑電阻溫度計、溫差電偶溫度計、輻射高溫計、光測高溫計等多種類型。在國內氣象上常將能自動記錄溫度變化的儀器稱“溫度計”。而對無自動記錄裝置的測溫儀器稱“溫度表”。 【溫度表】俗稱“寒暑表”。國內氣象上將直接能讀取數值而無自動記錄裝置的儀器統(tǒng)稱為溫度表。其種類甚多如干濕球溫度表、最低溫度表、最高溫度表、地面溫度表等。家庭使用的溫度表系常用的一種兩端封閉內徑均勻的毛細玻璃管。封閉的下端是圓球或圓柱形內注水銀、酒精或煤油。由于溫度的變化液柱升降而伸縮。根據液柱頂端所在位置即可直接讀出標度數值。 【水銀溫度計】它是運用水銀熱脹、冷縮的性質而制造的一種測溫計。高溫可以測到300多攝氏度。由于熔點關系測量-30℃如下的低溫時則不能使用。制造水銀溫度計一方面應選用壁厚、孔細而內徑均勻的玻璃管經酸洗等過程使管內干凈。一端加熱并吹成一種壁薄的球形或圓柱形的容器。水銀是在某種特定溫度下注入球形容器與玻管之中此時水銀的溫度應比后來所測之最高溫度還要高些。然后用火焰將灌滿水銀玻管的頂端封閉。當水銀溫度減少時開始收縮于是在水銀柱的上部管內浮現一段真空。溫度計的定標分度一方面要擬定兩個固定標點作為永不變化的標記。將溫度計液泡部分插入在一原則大氣壓下正在熔解的冰塊中當水銀柱下降至某一處穩(wěn)定期刻一記號作為下固定點。然后再將溫度計的整體置于處在一原則大氣壓下的水蒸氣中當水銀柱上升停在某一位置不動時作一記號為上固定點。此二固定點間的距離稱為基本標距。此標距的長短與溫度計的管徑以及液泡的容積有關。將這段標距提成100等分每一等分即為一度。在下固定點處標0°記號在上固定點標100°記號。在熔點如下及沸點以上還可刻同樣長的標度?？淘?°如下的標度稱為冷度刻在0°以上的稱熱度。由于溫度計的基本標度被均分為100等分故稱百分溫度計又稱攝氏溫度計。除攝氏溫標外也有采用華氏溫標的此溫標以32°為冰點以212°為沸點其中檔分180個刻度。華氏溫度計用字母F表達。兩種溫標關系為 水銀溫度計存在一定的缺陷例如玻璃管的內徑不也許完全相似盡管每個刻度與每個刻度之間的距離相等但由于管的內徑不同則每刻度之間水銀液柱的體積并不相等因而導致誤差。 當玻璃管內水銀受熱體積膨脹的同步溫度計的玻璃管及液泡部分的玻璃也受熱膨脹。成果所讀出的只但是是水銀膨脹數值與玻璃膨脹數值之間的差數而已。由于水銀的凝固點-38.87℃與沸點356.7℃的關系故它的計量只能在這個范疇之內可以測高溫。若用以測低溫則必受限制。 【酒精溫度計】構造與水銀溫度計相似唯管內裝有含紅色染料的酒精便于觀測此種溫度計是用酒精為工作物質。因酒精的沸點78℃較低凝固點在-117℃因此多用酒精溫度計作測低溫物質。 【煤油溫度計】煤油溫度計的工作物質是煤油它的沸點一般高于150℃凝固點低于-30℃。因此煤油溫度計的量度范疇約為-30℃150℃。因酒精的沸點是78℃凝固點是-114℃酒精溫度計能比煤油溫度計測更低的溫度但高于78℃的溫度它就不能測定了。從中學物理實驗室常常要測量的溫度范疇來看煤油溫度計比酒精溫度計更合用。當學生看到溫度計的刻度在100℃卻不加分析地把溫度計說成是酒精溫度計這是錯誤的酒精溫度達到78℃就已經沸騰了豈能有100℃的溫度刻度。目前中學實驗室里所用的裝有紅色工作物質的溫度計一般都是煤油溫度計而不是酒精溫度計。 【體溫計】是測量人體溫度用的溫度計。亦稱“體溫表”或“醫(yī)用溫度計”。體溫計的工作物質是水銀。它的液泡容積比上面細管的容積大得多。泡里水銀由于受到體溫的影響產生微小的變化水銀體積的膨脹使管內水銀柱的長度發(fā)生明顯的變化。人體溫度的變化一般在35℃到42℃之間因此體溫計的刻度一般是35℃到42℃并且每度的范疇又提成為10分因此體溫計可精確到1/10度。體溫計的下部接近液泡處的管頸是一種很狹窄的曲頸在測體溫時液泡內的水銀受熱體積膨脹水銀可由頸部分上升到管內某位置當與體溫達到熱平衡時水銀柱恒定。當體溫計離開人體后外界氣溫較低水銀遇冷體積收縮就在狹窄的曲頸部分斷開使已升入管內的部分水銀退不回來仍保持水銀柱在與人體接觸時所達到的高度。體溫計是一種最高溫度計它可以記錄這溫度計所曾測定的最高溫度。用后的體溫計應“回表”即拿著體溫計的上部用力往下猛甩可使已升入管內的水銀重新回到液泡里。其她溫度計絕對不能甩動這是體溫計與其她液體溫度計的一種重要區(qū)別。 【溫差電偶溫度計】運用溫差電偶來測量溫度的溫度計。將兩種不同金屬導體的兩端分別連接起來構成一種閉合回路一端加熱另一端冷卻則兩個接觸點之間由于溫度不同將產生電動勢導體中會有電流發(fā)生。由于這種溫差電動勢是兩個接觸點溫度差的函數因此運用這一特性制成溫度計。若在溫差電偶的回路里再接入一種或幾種不同金屬的導線所接入的導線與接觸點的溫度都是均勻的對原電動勢并無影響通過測量溫差電動勢來求被測的溫度這樣就構成了溫差電偶溫度計。這種溫度計測溫范疇很大。例如銅和康銅構成的溫差電偶的測溫范疇在00℃之間鐵和康銅則被使用在000℃之間由鉑和鉑銠合金銠10構成的溫差電偶測溫可達千攝氏度以上銥和銥銠銠50可用在2300℃若用鎢和鉬鉬25則可高達2600℃。 分子物理學 【分子物理學】物理學的一種學科。分子物理學從物質的微觀構造的觀點出發(fā)研究氣體、液體和固體的基本性質及其熱現象的規(guī)律。如物體的體積壓強和溫度之間的關系物質的比熱容擴散、熱傳遞、粘滯性等輸運過程以及液體的表層性質相平衡以及簡樸的相變過程。 【分子運動論】分子運動論是從物質的微觀構造出發(fā)來論述熱現象規(guī)律的理論例如它闡明了氣體的溫度是分子平均平動動能大小的標志大量氣體分子對容器器壁的碰撞而產生對容器壁的壓強。此外它還初步揭示了氣體的擴散熱傳遞和粘滯現象的本質并解釋了許多氣體實驗定律分子運動論的成就增進了記錄物理學的進一步發(fā)展。 【分子】由化學鍵結合起來的單個原子或一組原子它是物質中能獨立存在并保持該物質一切化學性質的最小單位。例如水分子是由兩個氫原子和一種氧原子構成的H2O。像氯化鈉那樣的離子化合物并無明顯的分子構造。氯化鈉一般寫成NaCl但氯化鈉晶體事實上是由氯離子Cl-和鈉離子Na有規(guī)則排列。構成物質的單位是多種多樣的或是原子如金屬或是離子如鹽類或是分子如有機物。為了簡化在中學物理中一般把構成物質的單位統(tǒng)稱為分子。用油膜法可以粗略地測定分子的大小。分子直徑的數量級是10-10米。物理學中有多種不同的措施來測定分子的大小。用不同措施測出的分子的大小并不完全相似但數量級是相符的。把分子看作小球是分子運動論中對分子的簡化模型事實上分子有它復雜的內部構造。 【阿伏伽德羅常數】是化學和物理學中的重要常數之一。1摩爾簡稱摩國際符號是mol的任何物質其中具有的粒子數相似。稱為“阿伏伽德羅常數”。用“N”表達N6.022045×1023摩爾-1。此常數系意大利化學家阿伏伽德羅發(fā)現因而得名。懂得阿伏伽德羅常數可算出水分子的質量mH2O3×10-26公斤。阿伏伽德羅常數是微觀世界的一種重要常數用分子運動論定量地研究熱現象時常常要用到它它是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁。這一常數將摩爾質量或摩爾體積這種宏觀物理量跟分子質量或分子大小這種微觀物理量聯(lián)系了起來。因此阿伏伽德羅常數相稱重要。上述為其精確值一般可取作N6.02×1023摩爾-1。 【阿伏伽德羅定律】又稱“阿伏伽德羅假說”。由壓強公式和氣體分子的平均平動動能與溫度的關系將得到氣體壓強的另一體現式PnKT。這一公式表白在相似的溫度T和相似的壓強P下任何氣體在相似的體積內所涉及的分子數都相等。這一結論叫做“阿伏伽德羅定律”。如在原則狀態(tài)大氣壓值為原則大氣壓溫度T為273.15K時任何氣體在1米3中具有的分子數都等于2.6876×1025個/米3。這個數值就稱為洛喜密脫常數。由于1摩爾的任何氣體所含分子數都相等因此阿伏伽德羅定律也可表述為在相似的溫度和相似的壓強下1摩爾的任何氣體所占有的體積都相似。這一定律僅對抱負氣體才嚴格對的。 【物態(tài)】亦稱“匯集態(tài)”。是物質分子集合的狀態(tài)是實物存在的形式在一般條件下物質有三種不同的匯集態(tài)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)即平常所說的物質三態(tài)。固態(tài)和液態(tài)統(tǒng)稱為凝聚態(tài)。它們在一定的條件下可以平衡共存也可以互相轉變。例如在一種原則大氣壓0℃時冰、水混合物可以平衡共存當溫度和壓強變化時該混合物可以完全變成水或完全結成冰。除上述物質三態(tài)外近年來我們還把“等離子體”稱為物質的第四態(tài)把存在于地球內部的超高壓、高溫狀態(tài)的物質稱為物質的第五態(tài)。此外尚有超導態(tài)和超流態(tài)。 【固體】凡具有一定體積和形態(tài)的物體稱為“固體”它是物質存在的基本狀態(tài)之一。構成固體的分子之間的距離很小分子之間的作用力很大絕大多數分子只能在平衡位置附近作無規(guī)則振動因此固體能保持一定的體積和形狀。在受到不太大的外力作用時其體積和形狀變化很小。當撤去外力的作用能恢復原狀的物體稱彈性體不能完全恢復的稱塑性體。構成固體的粒子可以是原子、離子或分子這些粒子均有固定的平衡位置。但由于這些粒子的排列方式不同固體又可分為兩類即晶體和非晶體。如果粒子的排列具有規(guī)則的幾何形狀在空間是三維反復排列這樣的物質叫晶體如金屬、食鹽、金剛石等。如果構成固體的粒子雜亂堆積分布混亂這樣的物質叫非晶體。如玻璃、石蠟、瀝青等。晶體有一定的熔點而非晶體卻沒有固定的熔解溫度。非晶體的熔解和凝固過程是隨溫度的變化.