滬科版物理九年級(jí)121溫度與內(nèi)能2(已改無錯(cuò)字)
2023-01-21 06:23:58 本頁(yè)面
【正文】 爾（ 1814— 1878）發(fā)表論文闡述能量守恒定律，這是人們公認(rèn)的第一個(gè)發(fā)表這個(gè)定律的人。雖然這個(gè)定律是建立應(yīng)該歸功于不同國(guó)家的不同科學(xué)家，他們都獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這個(gè)定律，而且從各個(gè)方面豐富這個(gè)定律。 然而，邁爾的這篇論文在當(dāng)時(shí)并沒有引起物理學(xué)界的重視。能量守恒定律得到物理學(xué)界的公認(rèn)，是在焦耳 （ 18181889）的實(shí)驗(yàn)工作結(jié)果發(fā)表之后。焦耳的第一篇證明熱功等當(dāng)實(shí)驗(yàn)的論文發(fā)表于 1843 年，在這篇論文里除了直接的熱功當(dāng)量以外，還有電與熱相當(dāng)?shù)臄?shù)值。之后，焦耳共用了 20 多年的時(shí)間，作過多種多樣的實(shí)驗(yàn)，如用葉片攪動(dòng)水的方法，用撞擊的方法，用膨脹和壓縮的方法， 還用電加熱的方法等，他的各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性，為能量轉(zhuǎn)化和守恒定律奠定了無可辯駁的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，這時(shí)才確認(rèn)熱力學(xué)第一定律已經(jīng)完全建立了。 第四階段： 20世紀(jì)。 這是熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)相結(jié)合進(jìn)一步發(fā)展的階段，是物質(zhì)在特低溫、高溫或高壓下的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理 學(xué)的發(fā)展階段。 當(dāng)人們把熱力學(xué)的原理用到低溫現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)的過程中后， 1912 年，能斯脫發(fā)表了熱力學(xué)第三定律。 回顧熱力學(xué)發(fā)展的歷史我們看到，自然科學(xué)的發(fā)展受生產(chǎn)發(fā)展的推動(dòng)，反過來又推動(dòng)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。在今天科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展下，熱力學(xué)這門古老的科學(xué)，一方面作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，在各個(gè)方面繼續(xù)不斷地起著重要的作用；另一方面，新的科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展又向熱力學(xué)提出了新的課題，推動(dòng)熱力學(xué)繼續(xù)向前發(fā)展。 關(guān)于熱的本質(zhì)的討論 熱與分子運(yùn)動(dòng)聯(lián)系緊密，熱的本質(zhì)就是大量分子的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。但是，在歷史上卻有兩種對(duì)立的觀 點(diǎn)進(jìn)行過長(zhǎng)期的爭(zhēng)論。一種是把熱看作某種特殊物質(zhì)（熱質(zhì)），叫做熱質(zhì)說；另一種是把熱看作物體內(nèi)部微粒的某種運(yùn)動(dòng)，叫做運(yùn)動(dòng)說。為了鑒別這兩種觀點(diǎn)熟是熟非，人們做了大量實(shí)驗(yàn)研究?？梢哉f，熱學(xué)發(fā)展史的一條主線就是如何科學(xué)地認(rèn)識(shí)熱的本質(zhì)。 熱學(xué)這門科學(xué)起源于人類對(duì)冷熱現(xiàn)象的探索，對(duì)溫度的測(cè)量，或者說溫度計(jì)的發(fā)展為熱學(xué)業(yè)定量實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。然而，在 18 世紀(jì)中葉之前，人們往往把熱和溫度混為一談，如 1724年，著名的化學(xué)家布爾哈夫曾寫道：“相同體積的不同物體應(yīng)含有相同的熱量，因?yàn)椴还軠囟扔?jì)插在哪里，都指示相同的熱度?！憋@然， 他在溫度和熱量間沒有找到正確的關(guān)系。 不過，布爾哈夫?qū)釋W(xué)還是有貢獻(xiàn)的，他根據(jù)物體混合時(shí)熱量交換的現(xiàn)象，首先提出熱量守恒的思想。他寫道“物體混合時(shí)，熱不能創(chuàng)造，也不能消滅?！钡?，他當(dāng)時(shí)不能解釋為什么“ 40℃的水和同體積 80℃的相混合，混合后的水溫為 60℃，而 40℃的水和同休積的 80℃酒精相混合，混合后的溫度卻低于 60℃?！? 熱量守恒定律是熱學(xué)中最核心的內(nèi)容。英國(guó)化學(xué)家布萊克（ 1728— 1799）在這個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用上發(fā)揮了特殊的貢獻(xiàn)。布萊克研究了不同溫度的水和汞混合后的溫度，認(rèn)識(shí)到：混合后的溫度既不與這 兩種物質(zhì)的體積成正比，也不與質(zhì)量成正比。以等量的熱質(zhì)加熱汞比加熱等量的水更有效，要使等量（指質(zhì)量）的汞增加同樣的“熱度”（指溫度），更少的熱質(zhì)就已足夠??可見，汞比水對(duì)熱質(zhì) 具有更小的容量。因此，布萊克發(fā)現(xiàn)了“熱容量”。后來，他的學(xué)生羅巴松在 1803年將他的概念加以發(fā)展，提出：不同物質(zhì)具有不同的比熱。 布萊克對(duì)多從熱學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋，一方面研究了其中的規(guī)律，另一方面，他通過認(rèn)真的分析，區(qū)分出熱量和溫度是兩個(gè)不同的概念。但是，由于時(shí)代的局限性，他的工作也促使了錯(cuò)誤概念的鞏固，這就是所謂的熱質(zhì)。 熱質(zhì)說的大意是：熱 是一種特殊的物質(zhì)，這種物質(zhì)在自然界中普遍存在，總量守恒。它既不看見，也摸不著，沒有固定的形狀，總是伴隨著各種物體。物體溫度升高，所含熱增多；物體溫度降低，熱質(zhì)就轉(zhuǎn)移到別的物體上。熱質(zhì)說能解釋許多熱現(xiàn)象，特別是混合量熱實(shí)驗(yàn)，所以到 18 世紀(jì)末，熱質(zhì)說成了熱學(xué)的統(tǒng)治學(xué)說，大多數(shù)科學(xué)家都相信熱質(zhì)說。 然而，熱質(zhì)說在聯(lián)系到更多的現(xiàn)象時(shí)，如解釋摩擦生熱時(shí)
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