先備知識壓縮氣體會使溫度升高的原因

熱量、溫度與熱機

先以10⁠個分子探討位置分布的偏向,再計算能量的分配方式,思考系統為何不會恢復原來的溫差。

平衡状態で、10⁠個全部が左にいる確率は?

用公式解釋現象

  1. 1從分子運動理解溫度½ m ⟨v²⟩=⁠(32) k T……
  2. 2接觸後達到相同溫度T高→⁠T←T低……
  3. 此處的適用範圍:不發生相變化,且比熱量可視為定值。忽略水因體積變化所作的功。相變化進行時(熔化或沸騰期間),不能用此式計算溫度上升量。
  4. 3表示溫度變化與熱量的關係Q=⁠m c ΔT……
  5. 忽略與外界交換的熱量及容器吸收的熱量。兩者皆為水,並假設比熱量為定值。
  6. 4求混合後的溫度m₁ c (T₁ − T)=⁠m₂ c (T − T₂)……
  7. 5加熱量冰塊,觀察相變化Q=⁠m L……
  8. 6將熱量轉換為功W=⁠Q入−⁠Q出……
  9. 7求熱效率e=⁠1 − Q出Q入<⁠1……
  10. 8求平衡狀態下所有分子都在左側的機率P(全部在左側)=⁠(12)N……
  11. 9求分子數增加時的機率(12)100=⁠7.9×10⁻³¹……
  12. 10計算能量的分配方式Ω=⁠ΩA(qA)×⁠ΩB(q − qA)……
  13. 11解釋熱量自發傳遞的方向T高→⁠T低……