- 統計力學（Statistical mechanics） 2010/12/04
統計力學（Statistical mechanics）
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯所謂統計力學是物理學的一個分支，利用研究大量分子與原子集合的巨觀規律行為，而得到一些經驗的定律或方法，所形成的科學。 Continue reading →
- 自由度（Degrees of freedom） 2010/12/04
自由度（Degrees of freedom）
國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯定容莫耳比熱 $$C_v=\frac{3}{2}R=12.5~J/mole\cdot K$$ 只符合單原子氣體，因此在討論雙原子或是多原子氣體時，還要考慮到轉動動能及振動動能。馬克士威的能量均分定理：任何分子都有 $$f$$ 種儲存能量的方式，稱該分子有 $$f$$ 個自由度，而每個分子的每個自由度即儲存能量為 $$\frac{1}{2}kT$$。 Continue reading →
- 氣體動力論與方均根速率 2010/12/04
氣體動力論與方均根速率
國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯我們由微觀的粒子行為觀察理想氣體的性質，
設在正立方體容器中裝有 $$n$$ 莫耳理想氣體，容器的邊長 $$L$$，內含 $$N$$ 個質量為 $$m$$ 的相同分子，
則第 $$i$$ 個分子撞擊器壁的動量變化量 $$\Delta \vec{P_i}=-2mv_{ix}\vec{i}$$，來回一次花 $$\Delta t_i=\frac{2L}{v_{ix}}$$， Continue reading →
- 理想氣體方程式 2010/12/04
理想氣體方程式
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯理想氣體方程式是許多科學家經過不斷地試驗、觀察、歸納後才得到的結果。1662 年，英國化學家波以耳實驗發現：密閉容器，定量低密度氣體，若氣體溫度不變，則其壓力 $$P$$ 與體積 $$V$$ 的乘積為定值。也就是 $$PV=$$ 常數。 Continue reading →
- 絕熱過程（Adiabatic Processes） 2010/12/04
絕熱過程（Adiabatic Processes）
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學物理系吳仲卿教授責任編輯
氣體在被壓縮或是膨脹的過程中，若無熱量進出，我們稱為絕熱過程(Adiabatic Processes)。假設在一絕熱汽缸中存有理想氣體，並將活塞上的鉛粒拿掉，使活塞因而往上推而增加微量體積 $$dV$$，則氣體膨脹所作的功 $$dW=PdV$$，又因為是絕熱膨脹，因此熱量變化 $$Q=0$$，熱力學第一定律可表示為： Continue reading →- 理想氣體 2010/12/04
理想氣體 (Ideal gas)
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯在日常生活中，我們以宏觀的視野觀察物體的壓力、體積、溫度…等等的現象，若要探求這些現象的成因，勢必得瞭解物體內部的微觀世界。就氣體而言，我們以牛頓力學套用在原子或分子的運動上，再以統計的方式將微觀的分子運動來解釋以宏觀觀察到的氣體壓力、溫度等所隱含的意義，因此這些方法必須建立在理想狀況的氣體上，我們稱之為理想氣體(Ideal gas)。
理想氣體是假想的氣體，其特性為：
(1)氣體分子間的碰撞及與容器器壁間的碰撞皆為完全彈性碰撞，且氣體分子間無作用力，因此在兩次碰撞之間分子作等速運動。
(2)氣體分子本身不佔有體積。由於真實氣體本身佔有體積，且分子間存在作用力，因此理想氣體並不存在。但是，在高溫時，分子的運動速率快，兩個分子碰撞時間非常短暫，所以分子間之引力可忽略；在低壓時，氣體分子本身體積與氣體佔有空間的體積相比，氣體本身佔有的體積可忽略。所以雖然理想氣體並不存在，但若真實氣體在低壓、高溫的狀態下，其性質也可將之視為理想氣體。
除了高溫、低壓的條件外，不容易液化、凝華的氣體也很接近理想氣體。其中最接近理想氣體的氣體為氦氣，由於氦氣分子本身不但體積小，相互之間的作用力也小，是所有氣體中最難液化的（沸點為4K），因此它是所有真實氣體中最接近理想氣體的條件。
由於理想氣體方程式的簡單性，不但自己本身結構簡單，應用到氣體的巨觀性質，也很容易，因此理想氣體的觀念可以讓我們瞭解真實氣體的極限行為。
參考資料
- 波茲曼常數 2010/12/04
波茲曼常數 (Boltznmann Constant)
國立臺南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯波茲曼常數是關於溫度及能量的物理常數，常用 $$k$$ 或 $$k_B$$ 表示。路德維希‧波茲曼（Ludwig Boltzmann）是一個奧地利的物理學家，在統計力學的理論有重大貢獻，以其為名作為紀念的波茲曼常數在此領域相應地具有相當重要的地位。
$$\displaystyle k=\frac{R}{N_A}$$
- 能量守恆簡介（Introduction in Conservation of Energy） 2010/12/02
能量守恆簡介（Introduction in Conservation of Energy）
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
能量守恆定律是物理學上的經驗定律。它所表明的意義：在一個孤立系統（isolated system）之中，隨著時間的推移，能量的總額保持不變。這個定律是指能量只能從一種形式轉變成另一種形式，能量不能被創造或是消滅。在封閉系統中，我們對於能量所能做的，僅僅是改變它的型態，例如將化學能轉變成動能。 Continue reading → - 自由度（Degrees of freedom） 2010/12/04