有一次开会,校长提到他参观清华大学物理系时看到过一个物理演示实验。在一个管子里放几几缕棉花,然后一拍管口,棉花就点着了。这在热力学中,是一道伟大(great)的习题。
(取自林宗涵《热力学与统计物理》第一章习题8. 亦可参见汪志诚《热力学统计物理》第一章习题7)
这道题目由来已久,几乎被海内外所有所有热力学教材收为习题。在海外知名物理学网站上,还被评价为一道"伟大的习题"(a great question).
一道习题堪称伟大,意味着可以从不同角度或不同深度去深入挖掘事物的本质。比如其中的一个挖掘是:不是气体在自由冲入,而是气体被很快地压缩进来。情况就是校长见过的样子。
(图片取自网络)
有人说,这不过象是给自行车打气时,气管发热的现象的一种极端情况。是!的确如此。不过给自行车打气的时候,大概不会想到气管发热能达到400度的温度。棉花的燃点大约400度。
从实用的角度想,这就是柴油机汽车中的心脏——压缩机——的工作原理:通过压缩空气点燃柴油,柴油“爆炸”推动压缩机工作。
可以这样想,空气冲入的小孔非常小,以至于分子只能通过泻流而进来。由于泻流时,外界的气体并不会把空气压缩进空匣,当空气进入空匣后温度能否升高呢?
(笔者上课中 学生偷拍)
联系客服