我的书城网

字:
关灯护眼
我的书城网 > 爱因斯坦 > 70论热力学平衡定律有效性的界限

70论热力学平衡定律有效性的界限

方程4a就描述了物理体系参数状态范围(如λ0,λ0+ε之间)的几率W,也就是著名的几率dW方程中那个别致的自然对数方程:

“结果涉及某种程度的不精确性,因为事实上人们不能谈论一个状态的几率,而只能谈一个状态范围的几率。”

以常数代替W0,并取微分形式,则方程4a便改写成了更普遍的形式方程4b:

dW=常数·e(-NA)/(RT)dl

设A=aε2,将其代入方程4b,可得方程5:

dW=常数·e(-Naε2)/(RT)dε

关于A=aε2的设定,论文中爱因斯坦有一段文字说明:

“我们现在置λ=λ0+ε并且限制我们于这样的情况,即A可以按ε的正幂展开,而且只有这个级数的第一个不为零的项对这样一些ε值的指数值有显著的贡献,对于这些ε值指数函数仍然明显地不等于零。”

在上述设定下,A的平均值为公式6:

`A=(RT)/(2N)

对公式6,论文中也有文字说明:

“因此,参量λ的涨落ε的均方值是这样,为了在体系能量不变的情况下改变参量λ从λ0到λ0+√(ε2),如果热力学定律严格有效,人们必须供应的外部功A等于(RT)/(2N)(即一个原子的平均动能的1/3)。

(注:根据上篇固体比热容论文的说法,原子有三个运动自由度。)

如果人们代入R和N的数值,那么人们近似地得到:`A=10-16T(注:公式6a)。”

公式6就是这篇论文理论上的最终结论,下面设计的一个以电容器板系实验测定阿伏伽德罗常数的方法是上述结论公式6的应用。

在实验设计这部分,爱因斯坦将公式6a(`A=10-16T)应用到了一个具有静电计量的电容c的短路电容器上,设√(p2)是电容器作为分子无序的结果而接受的平均静电电势差,则有公式7:

`A=cp2/2=10-16T

接着,爱因斯坦首先计算了平均静电电势差√(p2):

“我们假设电容器是由两组联接在一起的板系(每组包含30块板)组成的一个空气电容器。每块板与另一体系的邻近板的距离为1mm。板的大小是100cm2。于是电容c为5000左右。

(注:计算电容值所用的公式是:-1)F/4πa,其中F是一个板极的面积,a是两个板极间的距离,而2n是它们的总数。

这个标准公式出现在爱因斯坦的苏黎世联邦理工学院的笔记中:海因里希·弗里德里希·韦伯关于物理学的讲演,在1897年12月到1898年6月期间,第一卷,文件37,p.168。)

在正常温度下(注:289K),人们就得到:

√(p2静电)=3.4×10-9

以伏特计,人们得到:

√(p2伏特)=10-6”

之后,爱因斯坦设想通过将两组电容板系互联再断开就可以算出板系之间产生的电势差:

“如果人们设想两组板系可以彼此相对运动,从而它们可以完全分离,在板系移开之后,人们可以得到数量级为10的电容。如果人们用π表示由于分离由 p引起的电势差,那么人们得到:

√(π2)=10-6×5000/10=0.0005V

因此,如果当板系相互联接使电容器短路,在这之后又把板系拉开使联接中断,板系之间将产生半毫伏量级的电势差。”

做完上述计算和分析后,爱因斯坦以一段文字阐述——上述板系电容器互联再断开而产生的电势差可以测量,并可以通过这种效应来测量阿伏伽德罗常数——结束了论文:

“在我看来,把这些电势差度量出来,不是没有可能的。因为如果金属部件可以在电学上联接并分离而不引起出现其他不规则的像上面算出的同样数量级的电势差的话(注:可惜后来的实验中产生了),那么必定有可能通过把上述板极电容器与一个倍加器相联接而达到这个目的。这样,在电的领域中也出现了类似于布朗运动的现象,可以利用这种现象来测定量N(注:即阿伏伽德罗常数)。”

这篇论文《物理学年鉴》1906年12月12日收到,最终于1907年3月5日发表。后来,1908年沿着这篇论文设计的电容器板系实验思路,爱因斯坦提出了一种测量小电量的仪器,不过在测量装置的金属部件之间的表面效应引起的不规则的电势差最终妨碍了对爱因斯坦提出的那种效应的测量。

『加入书签,方便阅读』
热门推荐
穿越古代之将门崛起既然重生了,这个皇位必须我来坐大明抄家王国运扮演:汉使怎么扮演?死这!我在古代考公,商家子的赶考日常这个流氓太正经,女帝怒骂大奸臣重生大明1635开局曝光,唐高宗喜欢小妈华夏最强主播:从主播到全球帝王我拔刀造反,你说我是当朝太子?