→ imisnot2010:原來如此！感激不盡！^ ^ 11/08 08:42
※ 引述《imisnot2010 (遺罪)》之銘言：
: 今天我寫物理講義看到一個選項
: 「１公克攝氏４度的水含４卡的熱量」
: 根據解析的說明，解釋說這個選項是錯誤的
: 因為「無法計算物質的含熱量」
: 一開始我以為可能是因為比熱的定義是指
: 「１克物質上升或下降１度所需要的熱量」
: 所以在單純的情況下沒有任何的熱傳遞的話是不能用比熱來計算的
: 可是後來我假設了一個實驗
: 假如把選項所說的水不斷的冷卻
: 一直冷卻達到絕對零度時
: 因為絕對零度的物質本身沒有任何熱能的存在
: 所以計算整個過程中熱量的散失總和
: 這個總和是不是就等於「物質的含熱量」呢？
: 之所以不能計算物質的含熱量
: 會不會是因為根本沒有辦法將物質冷卻到絕對零度呢？
: 要把一個物質進行冷卻到某個「溫度」
: 就一定要找到一個比那個「溫度」還要低溫的物質
: 兩者經過熱平衡之後才能夠讓被冷卻的物質抵達那個預定的「溫度」
: 假如今天要把一個物質冷卻到絕對零度
: 就必須要找到一個把絕對零度還要低溫的物質
: 但是那樣的物質是不存在的
: 所以是不是不論什麼物質都無法冷卻到絕對零度呢？
: 反過來推論
: 要讓兩個物質經由熱平衡而到達絕對零度的前提
: 也就是
: 兩個物質本身就已經是絕對零度才有可能
: 由於前提的條件已經是結果完成後才有辦法達到的
: 因此前後矛盾，該情況不可能憑空出現
: 也反證了無法將物質冷卻到絕對零度的邏輯
: 所以
: 「無法計算物質的熱含量」是因為計算所需要的實驗在現實中不可能進行嗎？
: 但是在假設的理想狀況之下能夠成立囉？
: 請問一下各位先進前輩！！
: 我這樣的推論正確嗎？
無法計算物質的熱含量,是由於"熱"本身在物理學上的意義所造成,而不是因為你所提出的
操作無法實際作到
讓我們仔細看看熱力學第一定律:
dE=dQ-dW
(系統的總能變化=熱能變化-(系統對外界)所作的功)
功描述的是牽涉到物體巨觀運動所造成的能量變化(dW=Fds, s描述系統整體的巨觀運動)
而熱描述的是牽涉到物體微觀狀態改變的能量變化(dQ=TdS, S描述的是微觀的狀態數)
其中E是狀態函數,而Q和W不是
也就是說,若我們指定了同一個系統的兩個狀態A和B,則兩種狀態之間的總能的差值
[E(A)-E(B)]就是確定的
若是找一個狀態為參考點,比如說E(A)=0,則E(B),還有其他任意狀態的總能E的值便可以由
這個狀態和A狀態的差值作比較而得出
但是Q和W在兩個狀態間的變化量卻無法僅由兩個狀態的差別而定
(也就是說,你無法良好的定義出Q(A),Q(B),W(A),W(B)這些東西)
因為同樣的兩種狀態間,你用不同的方法去操作,讓其中一種狀態變化到另一種,這個過程
中Q和W的變化量會隨你操作的方法不同而不一樣
你所提出的操作方法,若真的可以作到,確實是可以由實驗得出在這種操作方法中,系統從
某個狀態到絕對零度狀態之間的熱能差(delta)Q
同時這個值也是系統在不同兩個狀態之間的總能差(因為你所提的操作方法的精神是只藉
由熱交換來改變系統狀態,所以dE=dQ,而dW為0)
若我們定絕對零度狀態時為總能的參考點0,則可以藉此實驗操作方法來得到任意狀態的總
能E,這是沒問題的
但是若你的實驗操作方法改變,則兩個狀態變化過程中的熱能差是會不同的(過程中作的功
也會不同)
因此物質所含的熱無法"僅由物質的狀態"來定義
所以,我們不能說"１公克攝氏４度的水(<--描述系統的狀態)含４卡的熱量"
但是,我們確實可以定義兩個不同狀態之間的"熱"的差值,不過很重要的一點是:
"這兩個狀態之間是藉由什麼樣的過程來從一種變化到另一種"必須要明確描述
想想氣體的定壓比熱和定容比熱的差別便可以了解
或者是去查一查一"卡"的完整定義,是不是有描述到"一大氣壓"?
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