熱力學小考重點
溫度(五題,全考)
何謂熱力學第零定律?為什麼需要訂這樣若定律?
絕對零度是攝氏幾度?
- 273.15 C
一個東西的線膨脹係數是 α,那它的體膨脹係數是多少?
3 α
宇宙那麼大,所謂的 2.7 K 宇宙背景溫度,是怎麼量的?
不同溫度其熱幅射的頻率分佈不同,故可從光譜分佈反推溫度。
看圖說故事
第一定律(五題,全考)
描述熱力學第一定律。
dU = dQ -dW,系統的內能變化等於流入的熱減去對外作功。
描述熱功當量實驗,這個實驗告訴我們什麼?
告訴我們熱就是能量的一種形式。
寫出一種 pV 圖上畫不出來的過程。
自由膨脹
在 pV 圖上被一個封閉路線所包起來的面積,代表什麼意思?
該過程循環一次所作的功
氣體運動論(四題,全考)
何謂能量均分原理(定理)?
熱平衡下,每一個自由度可以獲得 1/2 kT 的動能。(或,每個理想氣體分子可獲得 3/2 kT 內能)
何謂理想氣體?
1. 只與容器壁碰撞。
或
2. 不考慮分子間交互作用、也忽略分子體積大小
何謂平均自由路徑?
兩次碰撞間可飛行的平均距離。
所謂 " 陽光與小雨,皆拜馬克斯威爾速率分佈之賜",此話怎講?
陽光:質子核融合所需之動能(速率)
小雨:水分子揮發所需之動能(速率)
第二定律(九題,考六題: 1, 2, 3, 5, 6, 7)
卡諾引擎的效率為何?
(TH - TL) / TH,其中 TH、TL 各為高、低呈熱庫的絕對溫度。(注意,是絕對溫度)
為什麼火力或核能發電廠的效率都只有百分之五十左右?
任何熱機之效率皆不能超過卡諾引擎,而卡諾引擎之效率決定於 溫差/高溫,發電鍋爐不能太高溫、而熱排放的低溫又受限於環境,因此效率很難提高。
喝水小鳥可以一直動的原理為何?
小鳥頭溼揮發降溫,氣壓變低吸引液體至頭部,鳥頭變重而彎身下啄頭沾水,同時頭部體傾倒流畫,鳥身打直。如此循環不斷,至杯中水乾為止。
覆水難收,是在講第一定律還是第二定律?
第二定律
試舉出一種時間方向不可逆之機制探討。
重現時間、機率解釋、初始條件敏感。
一理想氣體經自由膨脹兩倍體積後,問熵改變多少?
"完美冷機不存在",這句陳述請用白話說明。
熱不可能從低溫傳向高溫,(或)
一杯溫水不會自動變成熱水與冰塊。
寫出熵的公式:熱量溫度版;微觀機率版
ΔS = ΔQ/T;S = kb ln W
封閉系統的熵如何?
永不減小。