固體物理又和化學(xué)沾邊,帶著物理化學(xué)的了不得屬性。
物化好討厭的,學(xué)物理的怕它,學(xué)化學(xué)的也怕。
其實(shí)沈奇也有怵物化,這玩意又物又化,又不物又不化,殺人不償命,就是要你送命。
這道題,NaCl晶體中離子間相互作用能量總和Ep已給出。
當(dāng)r偏離r0時(shí),Ep偏離Ep0,設(shè)偏離量為U。
那么用x表示相對(duì)偏移量,要得出U與x的冪級(jí)數(shù)關(guān)系,須做一個(gè)泰勒展開(kāi),即利用Ep在r0處的泰勒展開(kāi)。
真是折磨人,做個(gè)物理題還得會(huì)泰勒展開(kāi),好在泰勒展開(kāi)非常簡(jiǎn)單……沈奇開(kāi)始在試卷上答題。
U(x)的冪級(jí)數(shù)表達(dá)式為:
U(x)=A0+A1x+A2x^2+A3x^3+……
……
由絕熱壓縮可知:
1/κ=-V(dp/dV)∣r=r0
……d^2Ep/dV^2=d/dV(dEp/dr*dr/dV)=……
最終得:9.4;α=1.77;a2.53×10^-109J*9.4
也不知道對(duì)不對(duì)啊,只能這樣了,時(shí)間倉(cāng)促,后面還有五題。沈奇趕緊進(jìn)入后面題目的答題。
第四題,乍一看稀疏平常,沈奇仔細(xì)一思考,臥槽,相當(dāng)恐怖啊。
“一定量的乙醚封裝在玻璃管內(nèi),一部分呈液態(tài),另一部分呈氣態(tài)。”
“管內(nèi)無(wú)其他雜質(zhì),若管內(nèi)體積恰好為這些乙醚的臨界體積,那么緩慢加熱到臨界溫度時(shí),因氣、液兩相不再有差別而使液面消失……”
雖然前三題耗費(fèi)了不少時(shí)間,但在第四題上,沈奇非常謹(jǐn)慎的再次細(xì)審一遍題干。
審題到了這里,沈奇生出一種不祥的預(yù)感,脊椎骨嗖嗖冒寒氣。
又是液體,又是氣體,又是臨界……
這明了什么?
這預(yù)示著什么?
范德瓦耳斯氣體!
毫無(wú)疑問(wèn),涉及到范氏氣體的題目,那肯定是純粹的物化題了。
怕什么來(lái)什么。
是它?
是它!
它不該來(lái)。
可它已經(jīng)來(lái)了。
它畢竟還是來(lái)了。
沉默,片刻的沉默。
沈奇必須在最短時(shí)間內(nèi)。
解決一個(gè)問(wèn)題。
玻璃管中。
氣相和液相的占比。
究竟是多少?
乙醚,無(wú)色透明。
卻是物化江湖中的奪命之液。
奪命,液體。
殺人無(wú)形。
有范德瓦耳斯的地方,就有江湖。
但最危險(xiǎn)的不是液體。
而是。
氣液共存。
Bg和B1。
終于,沈奇動(dòng)筆了:
取1l乙醚,隨著溫度變化,總體積為Vk,氣相和液相的摩爾分?jǐn)?shù)分別為α(T)、β(T)。
αVg+βV1=Vk
當(dāng)溫度為T時(shí),飽和蒸氣壓為p0,由等面積法,得:
∫上Vg下V1pdv=p0(Vg-V1)
代入積分得:
RTlnVg-b/V1-b-a(1/V1-1/Vg)=p0(Vg-V1)
……
由范氏方程:
……
Ψ范氏ΦΨ方程卐腦補(bǔ)卍
……
求得:
液相B1=44.1%
氣相Bg=55.9%
最終,沈奇給出了他的答案,即液相B1和氣相Bg的占比。
完成了前四題,時(shí)間耗費(fèi)掉2時(shí)。
還剩后四題,沈奇只有1個(gè)時(shí)的答題時(shí)間。
不是他不努力,這份物競(jìng)國(guó)決考卷真的很難。
做完5、6、7三道題,留給沈奇的時(shí)間只有10分鐘了。
就在這時(shí),沈奇前面的選手將文具收拾好,然后舉起手來(lái)。
對(duì)于這種行為,沈奇十分熟悉,他以前經(jīng)常這么干,提前交卷。
監(jiān)考老師走到沈奇前面的那位同學(xué)身邊,輕聲詢問(wèn):“交卷?”
“對(duì)。”此選手頭,他來(lái)自物競(jìng)強(qiáng)省浙東省的物競(jìng)強(qiáng)校蘇杭二中。
這位蘇杭二中的選手就坐在沈奇前面,沈奇想忽略也忽略不掉呀。
不管是數(shù)競(jìng)還是物競(jìng),搞學(xué)科競(jìng)賽的師生都聽(tīng)聞過(guò)蘇杭二中的大名。
同樣是二中,沈奇的南港二中跟人家蘇杭二中沒(méi)法比,人家蘇杭二中集團(tuán)化運(yùn)作,到處設(shè)有分舵,南港二中就那么幾畝地,自?shī)首詷?lè)。
“你愛(ài)交不交吧,這種玩法我早就玩膩了。”沈奇目送蘇杭二中的選手交卷離去,開(kāi)始審最后一道題。
最后一題不簡(jiǎn)單吶,將題面仔細(xì)讀一遍就需要花費(fèi)幾分鐘。
“在一次粒子碰撞實(shí)驗(yàn)中,觀察到一個(gè)低速k-介子于一個(gè)靜止質(zhì)子p發(fā)生相互作用,生成一個(gè)π+介子和一個(gè)未知的x粒子。”
“已知磁場(chǎng)B的磁感應(yīng)強(qiáng)度大為B=1.70Wb/2,測(cè)得π+介子徑跡的曲率半徑為R1=34.0c”
“1.試確定x粒子徑跡的曲率半徑R2。”
“2.請(qǐng)看下表:
表頭分別是:粒子名稱、符號(hào)、-靜質(zhì)量/MeV+、電荷(e)
各行的具體信息是:
正電子,電子;e+,e-;0.511;±1
μ子;μ+,μ-;105.7;±1
π介子;π+,π-;139.6;±1
中子;n;939.6;0
Λ粒子;Λ^0;1115.4;0
負(fù)Σ粒子;Σ-;1197.2;-1
中性Ξ粒子;Ξ^0;1314.3;0
……”
粒子列表一共有十幾行。
第2問(wèn)的問(wèn)題是:“請(qǐng)問(wèn)x是哪種粒子?”
10分鐘,審題加上解答一共10分鐘,沈奇只剩10分鐘了。
這要換普通人,估計(jì)得放棄最后一題的解答了。
但沈奇并沒(méi)有放棄,仔細(xì)審?fù)觐}之后,他還剩7分鐘。
這是道近代物理的題目,解題思路應(yīng)該是……還特么要啥思路啊,火線時(shí)刻局勢(shì)危急,直接在卷子上擼吧!
沈奇不假思索提筆就擼。
考慮到洛倫茲力,兩粒子速度大和質(zhì)量保持不變。
由相對(duì)論形式的牛頓第二定律:
F=d/dt()
……
π+介子和x粒子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)半徑為:
R=/eB
……
因v1=v2,且兩粒子的電量絕對(duì)值相同,故粒子圓形徑跡的半徑R2與π+介子圓形徑跡的半徑R1相同。
得R2=R1=34.0cbr />
沈奇花費(fèi)3分鐘得出第一問(wèn)的答案,x粒子徑跡的曲率半徑R2跟π+介子的R1相同,都是34.0c
我這解題速度也是沒(méi)誰(shuí)了,比粒子的運(yùn)動(dòng)速度更快啊……沈奇以光一般的手速完成了第一問(wèn)。
沒(méi)辦法,人都是被逼出來(lái)的,逆境之中也許可以爆發(fā)15級(jí)的戰(zhàn)斗力。
神特么R2等于R1,我自己都不相信這個(gè)答案啊……沈奇不信也得信,還剩3分多鐘,他必須立即完成第二問(wèn),沒(méi)時(shí)間檢查第一問(wèn)的正確性。
第二問(wèn)要求沈奇判斷出x是哪種粒子。
基于第一問(wèn)求出的x粒子曲率半徑R2=R1=34.0c沈奇需要進(jìn)行一些計(jì)算才能判斷出x是哪種粒子。
第一問(wèn)的答案要是求錯(cuò)了,第二問(wèn)必然也錯(cuò)。
無(wú)法回頭了,沒(méi)有時(shí)間了。
即便第一問(wèn)求錯(cuò)了,也得硬著頭皮錯(cuò)下去!
這是沈?qū)W霸最后的倔強(qiáng)。
沈奇再次祭出光一般的手速和強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力,他直接在卷子上計(jì)算:
v1=eBR1c/根號(hào)0^2c^2+e^2B^2R1^2=1.6×10^-19×1.7×0.34×……s
……
雖然時(shí)間緊迫,但沈奇仍按他認(rèn)為嚴(yán)謹(jǐn)正確的步驟進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算,該寫的公式一定要寫完整,該使用文字明的關(guān)鍵步驟一定要寫幾個(gè)字,比如“代入,得”,這是一位學(xué)霸應(yīng)該具備的基本素養(yǎng)。
代入,得:0c^2=1196MeV
1196MeV……沈奇對(duì)照卷子上的粒子信息列表,所以x是Σ-粒子?
叮鈴鈴!
這時(shí)交卷鈴聲響起。
沈奇壓著鈴聲在卷面上寫出最后的答案:x是Σ-粒子。
真的是生死時(shí)速,物競(jìng)版的生死時(shí)速。
雖然是倉(cāng)促交卷,連檢查的時(shí)間都沒(méi)有,哪怕是一分鐘的檢查時(shí)都沒(méi)有,作為一名學(xué)霸,也應(yīng)從容優(yōu)雅的走出考場(chǎng),這同樣是學(xué)霸所需具備的基本素養(yǎng)。
沈奇從容優(yōu)雅的走出考場(chǎng),啊,天空中竟飄起了雨,多么不尋常的一天。
“這次國(guó)決理論題拿滿分很難了,從初賽到復(fù)賽,從復(fù)賽到?jīng)Q賽,我參加了三場(chǎng)物競(jìng)理論考試,最壞的情況可能是,一次理論考試的滿分都拿不到。”沈奇在雨中漫步,淅淅瀝瀝。
“沈奇!”忽然身后傳來(lái)一個(gè)呼聲,穆蓉手中一把雨傘追了上來(lái)。
穆蓉?fù)沃鴤悖瑐愕讋偤萌菁{師生二人:“考的如何?”
“我來(lái)?yè)蝹惆伞!鄙蚱娼舆^(guò)雨傘,他比穆蓉高十幾厘米,穆蓉?fù)沃鴤阗M(fèi)勁兒。
“看樣子你很平靜。”穆蓉觀察著沈奇的神色。
沈奇低吟一句:“竹杖芒鞋輕勝馬,誰(shuí)怕。”
“一蓑煙雨任平生。”穆蓉立即接出下句,然后心翼翼的詢問(wèn):“沈?qū)W霸,滿血復(fù)活又能考滿分了?”
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