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《張朝陽的物理課》直播解答:為什么大氣中氫氣含量較少

2021/11/26 22:27:00 來源:IT之家 作者:瀟公子 責(zé)編:瀟公子

IT之家 11 月 26 日消息,為什么坐飛機(jī)總犯困?為什么宇宙中氫元素極多,但大氣中含量較少?11 月 26 日 12 時,《張朝陽的物理課》第六期如約而至,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼 CEO 張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間。這次他還特別準(zhǔn)備,戴了一頂帽子,稱希望打扮成 19 世紀(jì)數(shù)學(xué)物理學(xué)家、“熱力學(xué)之父”開爾文的樣子,和大家講述“溫度的故事”。

直播中,張朝陽回顧了前五期物理課涉及的現(xiàn)象和公式,包括牛頓定律、波動方程、絕熱指數(shù)、單擺運動等,隨即科普兩個關(guān)于溫度的概念:第一,溫度決定兩個物體接觸的時候,能量的流向;第二,量度的時候,用自然界熱脹冷縮的刻度來定義溫度 t。

講到“用刻度定義溫度”,根據(jù)開爾文的研究成果,張朝陽糾正一個知識誤區(qū):月球背對太陽的地方,溫度很低,甚至可能達(dá)到零下 400℃。通過講解,他告訴大家,實際上,溫度是有下限的。物理學(xué)家確定的溫度下限就是絕對零度,即零下 273.15℃。

隨后,張朝陽從“經(jīng)驗”角度推導(dǎo)理想空氣的狀態(tài)方程,并介紹了知名化學(xué)家、物理學(xué)家的觀點。其中查爾斯定律描述壓強(qiáng)隨溫度作線性;蓋?呂薩定律提出,一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比;玻意耳定律認(rèn)為,在定量定溫下,理想氣體的體積與氣體的壓強(qiáng)成反比;阿伏加德羅定律稱,同溫同壓下,相同體積的任何氣體含有相同的分子數(shù)。

建立在幾位學(xué)者提出的定律基礎(chǔ)上,張朝陽寫出了理想氣體狀態(tài)方程,它是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時,壓強(qiáng)、體積、溫度間關(guān)系的狀態(tài)方程,可用 pV=NKT,或者 pV=nRT 表示,式中:p 為壓強(qiáng)(Pa),V 為氣體體積(m3),T 為溫度(K),n 為氣體的物質(zhì)的量(mol),R 為摩爾氣體常數(shù)(也叫普適氣體恒量)。

從“經(jīng)驗”導(dǎo)出公式后,張朝陽講解理論、推導(dǎo)公式。通過計算,得到和上述通過“經(jīng)驗”推導(dǎo)的公式一樣,由此打通了“經(jīng)驗值”和“理論值”兩條路徑。可以得知,溫度就是分子的平均動能,溫度直接對應(yīng)于分子的平均動能。當(dāng)壓縮氣體,就是對氣體做功,能量增加,實際上傳遞到平均的分子上的速度加快了。壓強(qiáng)升高,溫度升高,體積也減小了,這是方程想要表達(dá)的。這也是蒸汽機(jī)的原理。

最后,張朝陽解釋了地球大氣中氫氣含量較少的原因。首先氫氣輕,衰減慢,爬得高;其次和速度分布有關(guān)系,結(jié)合麥克斯韋速度分布,氫氣的長尾速度超過第一宇宙速度、第二宇宙速度,地球吸不住它,就“逃離”了地球。

今天的直播課相比前幾期,難度有所減弱。實際上,網(wǎng)友還可通過“直播白板”復(fù)習(xí)。也有“課代表”將每堂課的筆記,發(fā)布在搜狐新聞客戶端“關(guān)注流”上,便于網(wǎng)友查漏補(bǔ)缺。

IT之家獲悉,自 11 月 5 日開始,《張朝陽的物理課》已直播六期。在第一、第二課中,張朝陽科普了“力”和“速度”,并現(xiàn)場計算出馬斯克的飛船和中國空間站每日繞地飛行的圈數(shù);第三、四課的內(nèi)容則一脈相承,和“振動”相關(guān),科普了可見光的基本知識,解釋了早中晚太陽顏色不一樣的原因,以及天空呈現(xiàn)藍(lán)色的秘密。第五、六課,則引發(fā)了關(guān)于音速和溫度的大討論。

《張朝陽的物理課》不僅解釋了生活中常見現(xiàn)象背后的原理,還層層深入,將知識點落到物理公式上。他通過第一宇宙速度、第二宇宙速度、庫倫定律、簡諧運動等,層層遞進(jìn),步步演算,得出了瑞利散射、單擺、物理擺的公式。

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關(guān)鍵詞:張朝陽,物理氣體,溫度

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