耗散

耗散 (Dissipation)
國立臺灣大學電信所電波組 林庭毅

一般大家提起耗散,最容易直接聯想到的是一個電器發熱然後發燙的樣子,因為我們通常會很直覺的認為熱是一種作功的表現,但我們又知道發燙並無助於我們正要一個電器為我們所做的事情,因此我們認為這就是耗散,然而這樣的認知當然太過狹隘,耗散並不是那麼簡單的一件事情,最重要的概念應該是,當輸入的能量中某些部分並不以我們期待的型式輸出,我們就稱它為耗散,像是風力發電機必定會有部分能量損耗在轉動的輪軸磨擦上,像是一個設計不良的微波電路會有輻射的效應去降低訊號處理的效果,或是單純的電阻發熱等許多例子。

熱量

熱量 (Heat)
國立臺灣大學化學系 葉德緯

當我們將一個高溫的物體和一個低溫的物體接觸的時候,可以觀察到高溫的物體溫度下降,而低溫的物體溫度上升,而造成這樣的現象的原因,就是因為有一個叫做「熱量 (Heat)」的物理量從高溫物體傳輸到低溫物體所造成。

絕對壓力

絕對壓力 (Absolute Pressure)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

壓力的定義

在物理學上,壓力 (\(\mathrm{P}\), Pressure) 的定義為物體在單位面積上所受的正向力。用數學式表達即為 \(P=\frac{F}{A}\),其中 \(F\) 為作用之正向力,\(A\) 為表面積。

壓力有許多不同的單位表示方法,其中常用的有標準大氣壓 (\(\mathrm{atm}\))、帕斯卡 (\(\mathrm{Pa}\), pascal)、巴 (\(\mathrm{bar}\))、托 (\(\mathrm{torr}\))、公分水銀柱 (\(\mathrm{cm-Hg}\)),以及 \(\mathrm{PSI}\)(磅/平方英吋)。

熱力學第零定律

熱力學第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)
國立臺灣大學物理學系101級 劉子禎

熱力學的四大定律是奠定熱力學的基礎,而最基礎的就是熱力學第零定律(Zeroth law of thermodynamics)。

要了解熱力學第零定律,首先要知道熱平衡(thermodynamic equilibrium)是甚麼。

一個物體有著許多宏觀物理性質,如壓力、溫度、體積等等;而當兩個物體接觸時,這兩個物體會開始改變自己的性質,而漸漸的這改變停止了,則稱這兩個物體處於熱平衡狀態。

雙原子氣體的比熱

雙原子氣體的比熱 (Specific heat of diatomic gases)
國立臺灣大學物理系101級 鍾豪

能量均分原理(equipartition principle)是指:「若某分子具有 $$f$$ 種儲存能量的方式,則該分子在溫度為 $$T$$ 時所具有的平均能量為 $$f\times \frac{1}{2}k_BT$$,其中 $$k_B$$ 為波茲曼常數(Boltzmann constant)。」在此,「均分」代表每一種儲存能量的方式互相獨立,且皆帶有 $$\frac{1}{2}k_BT$$ 的平均能量。也因為每一種方式之間互相獨立,所以 $$f$$ 種方式又稱 $$f$$ 個「自由度」。

熱力學第二定律

熱力學第二定律 (Second law of thermodynamics)
國立臺灣大學化學系 101級 葉德緯

我們知道,熱量會從高溫的地方往低溫的地方流動,但有沒有想過,熱量反過來流動的可能性?

事實上,很多過程(process)都是不可逆的,而這些不可逆的過程都有一個共通點,就是它們會使參與交互作用的所有物質的總熵(entropy)隨著時間而增加;而可逆過程的則不會改變,這就是所謂的熱力學第二定律:

「對於任何的過程,其的變化總和必須大於或等於零。」

統計熱物理學 Statistical Thermodynamics
費米-狄拉克分布

費米-狄拉克分布

費米-狄拉克分布 (Fermi-Dirac distribution)
國立臺灣大學物理學系 100級 郭宇安

「自旋」(spin)是許多粒子都具有的基本性質。科學家將自旋為整數倍的粒子稱為「玻色子」(boson),比如光子;將自旋為半整數倍的粒子稱為「費米子」(fermion),比如電子。對於玻色子而言,同一量子態可以佔據無數的粒子,然而對於費米子而言,同一量子態僅能容納一顆粒子──這使得兩者在統計上出現差別,以下僅就由費米子所衍生出的「費米-狄拉克分布」(Fermi-Dirac distribution)做討論。

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