物理學(xué)習中,這些特殊數字,你一定要了解!
2018-12-13 11:13:06高中物理
在物理學(xué)中有一些特殊的數字,有些為常數(恒量),有些則為定量的基本單位。下面所說(shuō)的特殊數字,它們或者就是該數字,或者是以這個(gè)數字開(kāi)頭。
0 攝氏度(℃)或 0 開(kāi)爾文(K)
0 攝氏度(℃)是攝氏溫標的零度,0 開(kāi)爾文(K)是熱力學(xué)溫標的零度,即絕對零度。
這兩者之間的關(guān)系是:
0℃=273.15K;
0K=-273.15℃。
絕對零度(0K)是低溫的極限,從理論上說(shuō)是無(wú)法達到的。
1個(gè)標準大氣壓
1atm = 760 mm汞柱 = 76 cm汞柱 = 1.013×10^5 Pa = 10.336 m水柱。
標準大氣壓值的規定,隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)生過(guò)幾次變化。最初規定在攝氏溫度 0℃、緯度 45°、晴天時(shí)海平面上的大氣壓強為標準大氣壓,其值大約相當于 76 厘米汞柱高。后來(lái)發(fā)現,在這個(gè)條件下的大氣壓強值并不穩定,它受風(fēng)力、溫度等條件的影響而變化。于是就規定 76 cm汞柱高為標準大氣壓值。但是后來(lái)又發(fā)現 76 cm汞柱高的壓強值也是不穩定的,汞的密度大小受溫度的影響而發(fā)生變化;g 值也隨緯度而變化。為了確保標準大氣壓是一個(gè)定值,1954 年第十屆國際計量大會(huì )決議聲明,規定標準大氣壓值為:1標準大氣壓=101325 N/m^2。
1 原子質(zhì)量單位
1u = 1.660566×10^-27kg。質(zhì)子的質(zhì)量為 1.007277u,中子的質(zhì)量為 1.008665u,氦核(α粒子)的質(zhì)量為 4.001509u。根據愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 E = c^2m(ΔE = c^2Δm),在發(fā)生核反應時(shí),反應前后質(zhì)量若虧損 1 原子質(zhì)量單位,那么釋放出的能量為。
E=(3×108)2×1.660566×10 ̄27
=1.4945094×10 ̄10焦耳
=931.5兆電子伏特
1 光年
在天文學(xué)研究中,宇宙的尺寸、一般星系之間的距離都十分遙遠,取光年作為丈量的單位就比較合適。
1T
表示相當于地球同一種量的倍數,這樣可以方便、形象地拿地球與其他星球作比較。
1 電子伏特
1eV = 1.6×10^-19 J,也就是一個(gè)電子在電場(chǎng)中受到 1 V加速電壓加速所增加的動(dòng)能。電子伏特數值常表示帶電粒子在電場(chǎng)中能量的大小。
3 光速
c = 3 × 10^8m/s,常說(shuō)光速為30萬(wàn)km/h,而實(shí)際上光在 1 s中通過(guò)的距離為 299792458 m,即 29.9792458 萬(wàn)km/h。光速是目前已知的最大速度,物體達到光速時(shí)動(dòng)能無(wú)窮大,所以按目前人類(lèi)的認知來(lái)說(shuō),達到光速是不可能的。
3 圓周率
π = 3.14。π這應是數學(xué)的“專(zhuān)屬”數字,但是在物理學(xué)的研究中也經(jīng)常用到它,特別是在研究曲線(xiàn)運動(dòng)時(shí)。
4 熱功當量
J= 4.18 J=1 卡。由于計量熱量的單位卡(千卡)已經(jīng)廢止使用,熱功當量是出現在舊教材上。熱功當量是反映熱量與能量之間的相當關(guān)系,即 1 卡的熱量相當于 4.18 J 的能量。十九世紀四十年代英國物理學(xué)家焦耳設計了測量的實(shí)驗裝置,用了不同材料反復進(jìn)行實(shí)驗,并不斷改進(jìn)實(shí)驗設計,最終測得較為精確的當量值。
6 萬(wàn)有引力恒量
G = 6.67×10^-11N·m^2/kg^2。這個(gè)恒量與萬(wàn)有引力定律有關(guān)。萬(wàn)有引力定律是牛頓提出的,其表達式為:F = GMm/r^2。萬(wàn)有引力恒量是由英國物理學(xué)家卡文迪許自行設計的扭稱(chēng)測量出來(lái)的,他測出的數值為 6.754×10^-11N·m^2/kg^2,與之后的公認值只相差 1.26%。這個(gè)數值的測定,具有十分重大的意義。
6 普朗克常量
h = 6.6260693×10^-34 J·s。1900 年,德國物理學(xué)家普朗克在研究電磁輻射的能量分布時(shí)發(fā)現,只有認為電磁波的發(fā)射和接收不是連續的,而是一份一份地進(jìn)行的,每一份的能量等于hν,理論計算的結果才能跟實(shí)驗事實(shí)完全符合,其中ν為光的頻率,h 為一個(gè)普適常量,叫做普朗克常量。普朗克建立起了量子力學(xué)的新學(xué)說(shuō)。在這個(gè)學(xué)說(shuō)的啟發(fā)下,為了解釋光電效應的規律,愛(ài)因斯坦于 1905 年提出,在空間傳播的光也不是連續的,而是一份一份的,每一份叫做一個(gè)光子,光子的能量跟它的頻率成正比,即 E = hν,式中的 h 就是普朗克提出普朗克常量。這個(gè)學(xué)說(shuō)后來(lái)就稱(chēng)為光子說(shuō)。
7 單位制中有7個(gè)基本單位
單位制中表征長(cháng)度的米(m);表征質(zhì)量的千克(kg);表征時(shí)間的秒(s);表征溫度的開(kāi)爾文(K);表征物質(zhì)的量的摩爾(mol);表征電流強度的安培(A);表征光強度的坎德拉(kd)。
76厘米汞柱
76 cm汞柱為一個(gè)標準大氣壓值,也就是說(shuō) 76 cm高汞柱所產(chǎn)生的壓強就是 1 個(gè)標準大氣壓
9 靜電力恒量
9.0×10^-9 N·m^2/C^2。庫侖通過(guò)扭秤裝置得出了著(zhù)名的庫侖定律 F = kQ<1>Q<2>/r^2,并測出了靜電力恒量。
931.5 MeV,這涉及到愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程,即 E=c^2m(ΔE = c^2Δm)。在發(fā)生核反應時(shí),若反應前后質(zhì)量虧損 1 原子質(zhì)量單位,那么就會(huì )釋放出 931.5 MeV的能量。
10 地球表面處的重力加速度
實(shí)為 9.8 m/s^2(平均值),為便于計算,常常取值 10 m/s^2。初中在未引入重力加速度概念時(shí),用常數 g 來(lái)反映物重與質(zhì)量的關(guān)系 G=mg,g=9.8 N/kg,即質(zhì)量為 1 kg 的物體在地球表面附近其物重為9.8 N。