什么叫热压力和动量总是守恒的?图片上的那句话怎么理解?谁能用通俗的话讲一下

如题所述

这里面是两个概念,一个是热压力,另一个是动量。

关于热压力,涉及热力学,这个比较复杂。这么说吧,在一定质量的气体中,气体所含有的内能是一定的,这个内能表现为气体的温度,但温度的高低会随着气体状态的变化而变化。不知道你用没用过给自行车打气的打气筒?用打气筒给自行车打一会儿气后,你会发现气筒的下部是热的。这是因为你把气体压缩了,原来分散开的气体内能,集中在了一个比较小的体积内,内能集中了,就会表现为气体的温度升高了。

再举一个例子。比方说,大冬天里,你带着一杯热水来到一座没开暖气的大房子里,你感觉到非常冷,于是,你喝了几口热水,感觉好多了。显然,热水的温度比冰冷房间的温度高多了,但是,房间中所有空气所具有的内能呢?虽然空气温度很低,但它们占据的体积很大,内能被分散开了,才显得温度低,如果把这些气体都压缩到那杯热水的体积,气体表现出的温度会比热水的温度高得多,当然压力也会高得多。但在气体从一个大房间的体积,被压缩到一个水杯的体积,气体的内能没有变,是守恒的。改变了的只是气体的体积和压力。

在星云因引力作用而收缩成为恒星时,也是同样的过程。星云的体积非常大,温度也非常低。引力把星云中的气体(也包括一些微小的固体尘埃)集中在了一起,体积变小了,这些气体具有的内能集中了,内部的压力和温度都会升高。有一个“理想气体状态方程”,说的就是这种变化。

式中:P是压力,V是体积,T是温度。等号左边是气体原来的状态,有较大的体积、较低的温度和较低的压力。等号右边是收缩成为恒星后的状态,有较小的体积、较高的压力和温度。由这个方程可以看出,当气体的体积变小时,压力和温度都会升高。但状态变化前后,三个参数乘除的结果是不变的,是守恒的。

气体可以被压缩,但温度越高,气体分子的热运动就越剧烈(内能集中地表现为温度),分子之间的碰撞就越多,加上静电斥力的原因,这些气体分子是不会“粘”在一起的,只是撞来撞去。这种碰撞就表现为对外的压力,就是热压力了。但由于引力的原因,它们碰撞得再厉害,也跑不出去。地球大气层中的气体跑不出地球,也是同样的原因。

关于动量,我认为实际上应该是角动量,就是造成星云旋转的力量。宇宙中某一空间内的星云看上去是不动的,但实际上都在运动中,只是因为体积太大,这种运动看不出来而已。一旦星云开始收缩,体积就变小了,运动就会变得明显起来,并且在星云的收缩过程中,总会在一定体积内,围绕这团星云的质量中心旋转。这个旋转的力量叫角动量,而角动量总是守恒的。角动量也叫“动力矩”,说的是物体转动时的惯性。它的大小等于:

L=mrv。其中,L是角动量,m是质量,r是旋转半径,v是旋转线速度。

对于星云中的某个质点(可以是气体分子,也可以是固体尘埃颗粒),在距离质量中心r处,围绕中心以v的速度旋转。当r变小时(相当于星云收缩了,半径变小了),由于L是不变的(当然,质量m也不会变),旋转速度v一定会变大,就是必须转得更快一些。这就是花样滑冰运动员旋转时,收拢双臂,就会转得更快的原因。

转得快了,离心力就增大了。在星云旋转时,收缩得越小,旋转半径越小,转速就会越高。在星云的两极处,引力大于角动量,物质(气体和小颗粒)继续向中心掉落。而在赤道处,角动量有可能比引力更强,在离心力作用下,物质就掉落不下去了,会在一定的距离上围绕质量中心旋转。久而久之,整个星云就成了中间厚、边缘薄的“铁饼形状”。就是你的图片里说的“旋转的扁盘”了。

追问

太谢谢了,又提了20悬赏

追答

不客气。

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