載入中...
相關課程
登入觀看
⇐ Use this menu to view and help create subtitles for this video in many different languages.
You'll probably want to hide YouTube's captions if using these subtitles.
Quasistatic and Reversible Processes : Using theoretically quasi-static and/or reversible processes to stay pretty much at equilibrium.
相關課程
0 / 750
- 上次影片中
- 我們討論過了宏觀狀態
- 我們假設了一個情景
- 其中這個圓筒 或者說氣缸
- 有可移動的蓋子
- 我把它叫做活塞
- 這個活塞被
- 圓筒中氣體壓力支起
- 它被。。。
- 上次例子中是
- 被上面的石頭或者重物壓住
- 上方是真空
- 所以實際上有作用在面積上的力 或者說壓力
- 這個壓力是由
- 粒子撞擊活塞産生的
- 所以如果這裡沒有重物――
- 假設這個活塞本身
- 或者這個可移動的蓋子本身
- 它沒有質量――
- 如果沒有重物
- 它就會被推到無窮遠
- 因爲真空是沒有壓力的
- 但是這個重物
- 在同樣的面積上施加向下的力
- 所以我們處於平衡點 達到穩定
- 我們把它畫到了PV圖上
- 我用洋紅色畫
- 所以這就是狀態1
- 我上次影片中
- 移走了一半的重物
- 一旦我移走了一半的重物
- 顯然 重物施加的力
- 會瞬間減半
- 所以氣體會把它推上去
- 過程進行的很快
- 以至於氣體突然間向上推
- 就在發生的那一刻
- 圓筒附近的氣體
- 壓力會降低
- 因爲它向上推受到的阻力變小了
- 下面的分子
- 並不知道我已經移走了重物
- 會花些時間才知道
- 所以這些氣體會把它推上去
- 然後會擺動下來 然後再推上去
- 然後再擺動下來一點
- 過一段時間之後最終會
- 達到另一個平衡狀態
- 可能是一個新的狀態
- 而壓力一定是變低
- 體積一定會變大
- 現在我不想講太多
- 但是可能溫度也會降低
- 這是新狀態
- 宏觀狀態中的壓力和體積
- 一旦達到平衡就確定了
- 所以我們在這裡
- 上次影片中我的問題是
- 怎樣達到這個狀態的？
- 是否有辦法確定一個
- 從第一個狀態
- 達到第二個狀態的路徑？
- 其中壓力和體積是確定的
- 因爲這係統不處於
- 熱力學平衡狀態
- 答案是否定的
- 因爲這個狀態
- 和這個狀態之間是一團糟的
- 係統中不同點的
- 溫度不同
- 這裡的溫度
- 可能量和這裡的不同
- 體積也會
- 隨時間波動
- 所以當不處於平衡的時候――
- 我已經寫在這裡了――
- 你不能確定
- 或者你不能說
- 那些宏觀變量是確定的
- 所以沒有方法能描述
- 怎樣從這裡――
- 擦掉這個-
- 怎樣從狀態1到狀態2的途徑
- 你只能說 好吧
- 我們處於某種平衡狀態
- 所以我們處於狀態1
- 然後我移除半塊兒石頭
- 壓力降低 體積變大
- 溫度也可能降低
- 所以一旦達到平衡
- 就會達到另一個狀態
- 這都非常完美
- 但是如果有個途徑
- 不是更好嘛？
- 如果我們說 看
- 有從這點到這點
- 是經過這種途徑的 這樣不是更好嗎？
- 如果我用稍微不同的方式
- 做這個石頭實驗
- 使整個狀態不是一團糟
- 這樣就可能兩種狀態之間的每個點
- 的宏觀變量都是確定的？
- 我要怎麽做？
- 記住 我說的是宏觀變量
- 也就是宏觀狀態 無論是壓力
- 溫度 體積 還是其他的
- 我說過這些僅僅在
- 達到熱力學平衡的時候才能確定
- 也就是說所有參數
- 達到了穩定狀態
- 比如說
- 整個係統溫度一致
- 如果整個係統的溫度不一致
- 我不應該說這個的
- 如果這裡的溫度
- 和這裡的不同
- 我不能說
- 係統的溫度是X
- 在不同的點溫度不同
- 我確實不能
- 確定的說出溫度
- 壓力和體積也一樣
- 因爲體積也是波動的
- 但是如果我做同樣的實驗會怎樣？
- 我應該把它叫做同樣的過程
- 我重新畫
- 有一個圓筒
- 開始不用石頭
- 不用一整塊大石頭――
- 我畫下來 這是活塞
- 就是個在氣缸可移動的蓋子上
- 裏面有些氣體
- 這次不像上次一樣
- 畫一整塊大石頭
- 而是均勻重量的石頭 會怎麽樣？
- 比如說有一堆小石子
- 加起來重量等於大石頭的
- 所以就是一堆
- 一堆小石子
- 你知道 可能是沙子
- 它們極小
- 這次不像剛剛的
- 一下移除
- 一半的沙子
- 立刻進入那種狀態
- 使整個係統
- 進入非平衡不確定的狀態
- 不像上次那樣做
- 這次我非常緩慢非常輕柔的進行試驗
- 我一次就挪走一小塊沙粒
- 如果我移走一個小沙粒
- 我就減掉了
- 無窮小的一塊兒重量
- 所以會發生什麽？
- 這個活塞會向上移動一點
- 我畫出來
- 我複製粘貼一下
- 我只移走了一小塊兒沙粒
- 向下的力會減小一點
- 向下的壓力會減小一點
- 所以活塞――
- 看看我能不能畫出來――
- 它會向上一點點――
- 我擦掉這個――
- 它會向上移動一個無窮小一―
- 無窮小就是無限小的量――
- 它會在無限小的時間內移動
- 所以你不會讓係統瞬間變成這種狀態
- 你知道 上次我造成了極大的破壞
- 當然 我們還沒有移動到這點
- 但是發生的是
- 我們可能從這點
- 移動到了另外一點
- 這點非常接近這裡
- 我只移除了一小點重量
- 所以壓力就減小了一點點
- 體積只增大了一點點
- 溫度可能降低
- 多重點是 我每次改變
- 的如此小 以至於這時候
- 係統非常接近平衡狀態
- 我進行的足夠慢
- 以至於在每一步
- 它都幾乎立即達到平衡狀態
- 或者是在整個時間內
- 它幾乎處於平衡狀態
- 然後我再來一次 再來一次
- 爲了結余時間
- 我就隨便畫一個
- 比如說我又移除了
- 一點質量無限小的沙粒
- 這樣小活塞
- 就會再升高一點點
- 就有 記住這裡的沙粒
- 比這裡少一點
- 然後氣體的體積
- 就增加了一點點
- 壓力減小了一點點
- 我達到了這點
- 我正在建立一個
- 被叫做準靜態的過程
- 它得名的原因是
- 這個過程幾乎是靜態的
- 它幾乎整個過程都處於平衡狀態
- 每當我移走一塊兒沙粒
- 就接近一點點
- 顯然 即便是一小點沙粒
- 事實上如果在實際生活中
- 即使是一點點小沙粒
- 也會引起係統中一點混亂
- 活塞會向上一點點
- 所以 比如我移走更小的一塊兒沙粒
- 用更慢的速度
- 以至於我一直處於平衡狀態
- 所以你可以這樣想
- 這是個理論上的東西
- 如果移走無窮小的一塊兒沙粒
- 動作足夠緩慢
- 所以它會慢慢的
- 從這點移向這點
- 但是我們從理論上想
- 因爲這樣可以描述一個途徑
- 因爲...要記住我爲什麽非常小心？
- 我如此小心是爲了確保係統狀態...
- 確保從這到這的整個過程
- 係統中處於平衡狀態
- 因爲宏觀狀態
- 宏觀變量比如壓力
- 體積 溫度
- 只有在平衡狀態才能確定
- 所以如果過程非常慢
- 每次變化非常小
- 就可以任何時刻
- 保持壓力 體積
- 和溫度等宏觀狀態一定
- 所以我就可以畫出一個途徑
- 所以如果我一直一點一點一點的來
- 我實際上可以畫出一個路徑
- 在這個PV圖上
- 如何從狀態1到狀態2的路徑
- 你可能會說
- 喂 你看 這個――
- 我後推一步
- 我一直覺得這很容易亂
- 你會看到很多
- 關於熱力學循環的討論
- 甚至書中也會有――
- 它必須是準靜態過程
- 我曾經奇怪
- 爲什麽人們非這麽大力氣
- 來描述這個狀態
- 你還要一塊兒一塊兒的移走沙粒？
- 它的意義在於
- 因爲你想要整個過程中
- 無限接近平衡狀態
- 所以壓力和體積
- 在整個過程中都能保持確定不變
- 事實上 在真實世界中
- 你無法讓某一參數
- 連續的保持確定
- 但是你可以
- 非常非常非常緩慢的進行
- 所以每次變化一點點
- 都處於平衡狀態
- 如果還不滿意
- 可以用更小的增量
- 所以在某一點 在極限點
- 你就會得到連續的狀態變化
- 這時一直處於平衡狀態
- 都有點像矛盾修飾法
- 因爲你說是靜態的
- 你說
- 整個過程處於平衡狀態
- 但是明顯整個過程都在變化
- 你一直都在移除一小塊兒沙粒
- 但是移除的足夠緩慢
- 以至於所有劇烈的上下運動
- 和所有參數的波動
- 所有
- 奇怪的溫度變化都不會發生
- 它就是 你知道 緩慢的
- 緩慢的 緩慢的升高
- 我做這個練習
- 原因是
- 當涉及到
- 熱力學和PV圖的時候它非常重要
- 然後我們會涉及到
- 卡諾熱機等等
- 這樣我們至少就可以
- 從理論上把這個過程的路徑
- PV圖上描述出來
- 如果我們沒有假設
- 這個準靜態過程
- 就無法描述路徑
- 現在 你在熱力學循環中
- 會聽到的另一個真心難搞的名詞
- 我是說 對我來說真的 我也不清楚
- 我第一次聽說的時候
- 也很難理解
- 它就是 可逆
- 有時候準靜態
- 和可逆兩個詞可互換
- 但是它們有區別
- 可逆過程是準靜態的
- 大多數準靜態過程是可逆的
- 但是也有不是的情況
- 可逆過程的概念
- 就是過程非常緩慢
- 比如在剛剛這個例子中
- 我移走一小塊沙粒
- 我就達到這個狀態
- 但是如果假設
- 活塞移動沒有摩擦
- 真實世界中
- 比如活塞是金屬的
- 當它和圓筒摩擦的時候
- 會産生一點摩擦力
- 一部分能量
- 就會轉化成摩擦或者熱
- 但是在可逆過程中
- 我們假設 看 這是無摩擦的
- 當係統有變化的時候
- 當從這個狀態――
- 比如這是狀態a 這是狀態b
- 所以這是狀態a 這是狀態b
- 當從這個狀態到這個狀態的時候
- 首先 這個過程中我們無限接近
- 平衡狀態
- 所以 所有的宏觀狀態都可以確定
- 其次
- 當從這個狀態到另外一個狀態的時候
- 沒有能量損失
- 所以這是兩個重要的特點
- 首先 任何時候無限接近平衡狀態
- 第二 沒有能量損失
- 這些之所以對於
- 可逆過程非常重要
- 是因爲如果我們想要
- 如果處於狀態b
- 我們可以一點一點加回沙粒
- 無限慢的把活塞推回去
- 每次變化無限小
- 然後回到狀態a
- 這就是把它叫做可逆的原因
- 你可能在這點
- 移走一點沙粒
- 達到這點
- 如果你想 因爲沒有能量損失
- 你可以加上一點沙粒
- 然後回到這個狀態
- 真實世界是這樣的
- 不存在
- 完美的可逆過程
- 無論你怎樣做 總會有...
- 過程中總會有
- 能量或者熱量損失
- 在真實世界中 如果移到這裡
- 如果我把沙粒放回去
- 就會損失一些能量
- 可能會達到
- 不太一樣的點
- 你不必擔心
- 這個影片中最重要的知識點是
- 在我描述的情景中
- 沒有中間宏觀變量
- 因爲係統處於波動狀態
- 它不是平衡狀態
- 所以如果我們想要達到中間狀態
- 我們就需要過程緩慢進行
- 非常緩慢 我的意思是
- 理論上需要無窮大的時間
- 所以我們只能估算
- 但是沙粒可以告訴你
- 我們所討論的情況
- 如果我們緩慢地
- 用極小的沙粒做實驗
- 所以過程中
- 每一點的狀態都可以確定
- 這就是把它叫做“準靜態”的原因
- 因爲在每一點都幾乎是靜態的
- 它幾乎處於平衡狀態
- 所以壓力 體積
- 和溫度都可以確定
- 如果我們加上假設條件
- 在兩個方向的過程中
- 沒有任何熱量損失
- 我們可以說它是可逆的
- 因爲如果我移走了一塊兒沙粒
- 總可以加回一塊兒沙粒
- 現在 根據以上內容
- 我給你一個
- 可能是準靜態過程的例子――
- 不 我還是留著下次再講吧
- 無論如何 我希望你明白了
- 我曾經
- 混淆的兩個概念
- 希望這樣講可以讓你清楚一點
- 我想得比這個更多一點
- 我第一次接觸這個概念的時候就想
- 這個有什麽用？
- 這個的用處是 它允許你
- 確定你所關心的兩種狀態中間的
- 每個狀態的宏觀狀態
- 如果你把它當做
- 平常的非準靜態過程
- 你就不知道中間發生了什麽
初次見面
好像又更了解你一點了
要常常來找我玩喔！
(1/3) (2/3) (3/3)
我是均一小學的課程管家梨梨，會挑選最適合你的內容，讓梨梨更了解你吧！
你對哪些內容感興趣呢？（可複選）