【正文】 （能量）是不滅的，但是可以轉(zhuǎn)化，是不可稱量的客體”。 羅伯特?邁爾（Robert Mayer,18141878)曾是一位隨船醫(yī)生，在一次駛往印度尼西亞的航行中，給生病的船員做手術(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)血的顏色比溫帶地區(qū)的新鮮紅亮，這引起了邁爾的沉思。正是在這種情況下，以西歐為中心，從事七八種專業(yè)的十多位科學(xué)家，分別通過不同途徑，各自獨(dú)立的發(fā)現(xiàn)了能量守恒原理?？ㄖZ的這一思想，在1878年才由其弟弟整理發(fā)表，但熱力學(xué)第一定律已建立27年。卡諾：“準(zhǔn)確地說，它既不會創(chuàng)生也不會消滅，實(shí)際上，它只改變了它的形式。此外1801年關(guān)于紫外線的化學(xué)作用的發(fā)現(xiàn)，1839年用光照金屬極板改變電池的電動勢的發(fā)現(xiàn)；1845年光的偏振面的磁致偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)等等，都從不同側(cè)面揭示了各種自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。4．電和化學(xué)1800年伏打制成“伏打電堆”以及利用伏打電流進(jìn)行電解，從而完成了化學(xué)運(yùn)動和電運(yùn)動的相互轉(zhuǎn)化運(yùn)動。1840年和1842年，焦耳和楞次分別發(fā)現(xiàn)了電流轉(zhuǎn)化為熱的著名定律。2．熱和電德國物理學(xué)家塞貝克（Thomas Johann Seebeck)于1821年實(shí)現(xiàn)了熱向電的轉(zhuǎn)化溫差電：他將銅導(dǎo)線和鉍導(dǎo)線連成一閉合回路，用手握住一個(gè)結(jié)點(diǎn)使兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生溫差，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線上出現(xiàn)電流，冷卻一個(gè)結(jié)點(diǎn)亦可出現(xiàn)電流。許多科學(xué)家對這一定律的建立作出了一定貢獻(xiàn)。167。按熱質(zhì)說觀點(diǎn)，熱量來自摩擦擠出的潛熱而使系統(tǒng)的比熱變小，但實(shí)際上水的比熱比冰的還要大。熱質(zhì)說對熱現(xiàn)象的解釋 ：物質(zhì)溫度的變化是吸收或放出熱質(zhì)引起的；熱傳導(dǎo)是熱質(zhì)的流動；摩擦生熱是潛熱被擠出來的，特別是瓦特在熱質(zhì)說的指導(dǎo)下改進(jìn)蒸汽機(jī)的成功，都使人們相信熱質(zhì)說是正確的。熱質(zhì)的多少和在物體之間的流動就會改變物體熱的程度。 笛卡爾認(rèn)為熱是物質(zhì)粒子的一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； 胡克用顯微鏡觀察火花，認(rèn)為熱是物體各個(gè)部分非常活躍和極其猛烈的運(yùn)動；羅蒙諾索夫提出熱的根源在于運(yùn)動等。四 熱本質(zhì)的認(rèn)識 佛蘭西斯?培根從摩擦生熱得出熱是一種膨脹的、被約束的在其斗爭中作用于物體的微小粒子的運(yùn)動?！翱ā钡慕ⅲ悍▏睦咤a（Lavoisier)和拉普拉斯（Laplace)發(fā)展了布萊克的工作，把一磅水升高或降低10C時(shí)所吸收或放出的熱作為熱的單位，稱作“卡”。后來他的學(xué)生伊爾文（Irvine)正式引進(jìn)“熱容量”的概念。同時(shí)還慎重提出熱和溫度是兩個(gè)不同的概念.3.“熱容量”及“比熱”概念的提出：大約在1760年，布萊克作了如下實(shí)驗(yàn)把溫度為1500C的金和同重量的500C的水相混合，它們達(dá)到平衡時(shí)的溫度為550C，同重量而不同溫度的兩種物質(zhì)混合在一起時(shí)，它們溫度的變化是不相同。這說明“在冰溶解中，需要一些為溫度計(jì)所不能覺察的熱量。華倫海特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：水銀的的吸熱能力僅僅是水的2/3，但密度卻是水的十幾倍，因而否定了和密度有關(guān)的說法。，即熱力學(xué)溫度的單位—開爾文（K）就是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/三 量熱學(xué)的建立：17世紀(jì)，意大利的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在同一溫度下具有相同重量的不同液體分別與冰混合時(shí)，冰被融化的數(shù)量是不同的，這表明不同物質(zhì)的放熱能力是不同的。 據(jù)此，1854年，開爾文提出開氏溫標(biāo)，T= + t。至1779年全世界共有溫標(biāo)19種。8年后接受了同事施特默爾（）的建議，把兩個(gè)定點(diǎn)值對調(diào)過來。列奧米爾（Reaumur,16831757,法國）以酒精和1/5的水的混合物作為測溫物質(zhì)，1730年制作的酒精溫度計(jì)，取水的冰點(diǎn)為00R，水的沸點(diǎn)為800R，在兩個(gè)固定點(diǎn)中間分成80等分，稱為列氏溫標(biāo)。華倫海特（Gabriel Danile Fahrenheit，16861736，德國玻璃工人，遷居荷蘭）制造了第一支實(shí)用溫度計(jì)：他把冰、水、氨水和鹽的混合物平衡溫度定為00F，冰的熔點(diǎn)定為320F，人體的溫度為960F，1724年，他又把水的沸點(diǎn)定為2120F。1659年法國天文學(xué)家伊斯梅爾?博里奧（Ismael Buolliau)制造了第一支用水銀作為測溫物質(zhì)的溫度計(jì)。1631年，法國化學(xué)家詹?雷伊（Jean Rey,15821630)把伽利略的細(xì)長頸瓶倒了過來，直接用水的體積的變化來表示冷熱程度，但管口未密封，水不斷蒸發(fā)，誤差也較大。二 計(jì)溫學(xué)的發(fā)展（一）溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制造1603年，伽利略制成最早的驗(yàn)溫計(jì)：一只頸部極細(xì)的玻璃長頸瓶，倒置于盛水容器中，瓶中裝有一半帶顏色的水。隨溫度變化，瓶中空氣膨脹或收縮。1650年，意大利費(fèi)迪男二世（ Ⅱ)用蠟封住管口，在瓶內(nèi)裝上紅色的酒精，并在玻璃瓶細(xì)長頸上刻上刻度，制成現(xiàn)代形式的第一支溫度計(jì)。（二）測溫物質(zhì)的選擇和標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的確定德國的格里凱（Guericke)曾提出以馬德堡地區(qū)的初冬和盛夏的溫度為定點(diǎn)溫度；佛羅倫薩的院士們選擇了雪或冰的溫度為一個(gè)定點(diǎn)，?；蚵沟捏w溫為另一個(gè)定點(diǎn)；1665年，惠更斯建議把水的凝固溫度和沸騰溫度作為兩個(gè)固定點(diǎn)；1703年，牛頓把雪的熔點(diǎn)定為自己制作的亞麻子油溫度計(jì)的零度，把人體溫度作為12度等等。后來稱其為華氏溫標(biāo)。攝爾修斯（Anders Celsius,17011744,瑞典天文學(xué)家），用水銀作為測溫物質(zhì)，以水的沸點(diǎn)為00C冰的熔點(diǎn)為1000C，中間100個(gè)等分。稱為攝氏溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)：開爾文注意到：既然卡諾熱機(jī)與工作物質(zhì)無關(guān)，那么我們就可以確定一種溫標(biāo)，使它不依賴于任何物質(zhì)，這種溫標(biāo)比根據(jù)氣體定律建立的溫標(biāo)更具有優(yōu)越性。又稱熱力學(xué)溫標(biāo)，它與測溫物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，即任何測溫物質(zhì)按這種溫標(biāo)定出的溫度數(shù)值都是一樣的。有人認(rèn)為這種能力可能與物質(zhì)密度有關(guān)，密度越大，吸熱和放熱的能力越大。2.“潛熱”的發(fā)現(xiàn)：1757年英國化學(xué)家布萊克（Joseph Black,17281799)用320F冰與1720F同等重量的的水混合，得到平衡溫度仍為320F，而不是1020F?！彼堰@種不表現(xiàn)為溫度升高的熱叫做“潛熱”。他把物質(zhì)在改變相同溫度時(shí)的熱量變化叫做這些物質(zhì)對熱的“親和性”或“接受熱的能力”。1780年，麥哲倫（Megellen)首先使用了“比熱”名詞。1777年制作了“冰量熱器”。 波義耳認(rèn)為釘子敲打之后變熱，是運(yùn)動受阻而變熱的證明。認(rèn)為熱是一種看不見無重量的物質(zhì)。代表人物：伊壁鳩魯、卡諾等。3.“熱質(zhì)說”的否定1798年倫福德（Count Rumford,英國）由鉆頭加工炮筒時(shí)產(chǎn)生熱的現(xiàn)象，得出熱是物質(zhì)的一種運(yùn)動形式；1799年，戴維（Humphrey Davy，17781829，英國化學(xué)家）作了在真空容器中兩塊冰摩擦而融化的實(shí)驗(yàn)。倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)給熱質(zhì)說以致命打擊，為熱的唯動說提出了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。2 .熱力學(xué)第一定律的建立一 定律產(chǎn)生的背景18世紀(jì)末到19世紀(jì)前半葉，自然科學(xué)上的一系列重大發(fā)現(xiàn)，廣泛的揭示出各種自然現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。1．熱能和機(jī)械能：倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)證明機(jī)械能向熱能的轉(zhuǎn)化； 蒸汽機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)—熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。電轉(zhuǎn)化為熱：1834年，法國的帕爾帖（Peltier)發(fā)現(xiàn)了它的逆效應(yīng)，即當(dāng)有電流通過時(shí)，結(jié)點(diǎn)處發(fā)生溫度變化。3．電和磁1820年奧斯特關(guān)于電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和1831年法拉第關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)完成了電和磁間的相互轉(zhuǎn)化。5．化學(xué)反應(yīng)和熱1840年彼得堡科學(xué)院的黑斯（)提出關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中釋放熱量的重要定律：在一組物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤M物質(zhì)的過程中，不管反應(yīng)是通過那些步驟完成的，釋放的總熱量是恒定的。能量轉(zhuǎn)