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什麽是「物量」?

2021-05-23知識

一、物理學中品質概念的發展

1、品質概念

牛頓寫的【自然哲學之數學原理】裏對物量的定義在定義1: 物量 是物質的度量,可用它的密度和體積共同求出 [1] [2]

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牛頓在【原理】中,對品質的定義是建立在原子論的物質觀念上的:所有物質由原子組成。原子是運動變化的不變單體。物質是由原子排列的疏密來決定物質含量的。密度概念被解釋為用單位體積粒子數確定的。牛頓以上品質定義是沒有測量意義的。若品質概念到此為止,則品質定義只是空洞的同語反復。

2、慣性概念

「物質固有的力,就是每個物體按其一定的量而存在於其中的一種抵抗能力。在這種力的作用下,物體保持其原來的靜止狀態或者在一直線上等速運動的狀態。」牛頓作了這樣一個重要的假設:「這種力總是同具有這種力的物量成正比。」在牛頓看來,慣性是原子的固有的普遍特性。 物質慣性的大小,應由物質含量的多少決定 。這個假設指出,物質含量即品質的多少,可以用慣性大小來量度。從而把兩個完全不同的概念,品質與慣性統一起來了,使品質的概念成為可測量值。 從測量意義上講,用慣性來量度的品質叫慣性品質 。即由物體的相對加速度來測量的慣性品質。在一定的力的作用下,有 \frac{m}{m_{0}}=\frac{a_{0}}{a} ,m_{0} 選擇的是單位品質的物體。透過加速度測量,真正能測量的是物體的慣性。透過牛頓的假設,才是慣性等同於品質: m=\frac{a_{0}}{a}m_{0}

3、重力品質

萬有重力的發現,使牛頓認為重力亦是原子的普遍內容,是同慣性完全不同的內容。慣性僅是物體的固有性質,它與其他物體無關。而重力與其他物質有關,是物質之間存在交互作用的一種性質。物質的這種內容,猶如電荷一樣,我們則叫它「重力荷」(即重力品質),用Q表示,如圖所示 [3]

萬有重力定律應表述為: F=k\frac{Q_{1}Q_{2}}{r^{2}} ,

毫無疑問,重力荷的測量,可用力的大小衡量: \frac{Q}{Q_{0}}=\frac{F}{F_{0}} ,

選擇單位重力荷 Q_{0} ,則任一物體的重力荷應是 Q=\frac{F}{F_{0}}{Q_{0}} ,重力荷是一個可觀測量。

4、等價原理

直到後面發現 m=Q ,這是由實驗歸納出米的重力品質與慣性品質成比例的規律,我們把它稱為 等價原理 。這個定律把兩種截然不同的性質:重力與慣性統一起來了。直至現在,還未發現這條自然定律有失效的地方。

為什麽最後會發現慣性品質與重力品質是相等的,這可能是因為品質是物質運動狀態改變的難易程度的度量,所以兩個品質最終會相等。另外,能量則是物質運動能力強弱的度量。

二、化學裏物量

化學裏物量指的是分子、原子等微觀粒子的 數量 。物量是一個物理量,它表示含有一定數目粒子的集體,符號為n,其大小可用物質所含微粒數(N)與阿伏加德羅常數(N_{A} )的比值計算得到,即n=N/N_{A} 。

物量的單位為莫耳 ,簡稱摩,符號為mol。國際上規定,1mol粒子集體所含的粒子數與0.012kg¹²C(碳12)中含有的碳原子數相同,也就是亞佛加厥常數N_{A} 的數值(約為6.02×10²³)。

參考

  1. ^ 【自然哲學之數學原理】牛頓 第5頁
  2. ^ 【物理學基本概念的歷史發展】朱榮華 第45頁
  3. ^ 【物理學基本概念的歷史發展】朱榮華 第46頁