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能量守恒:熱質(zhì)到動(dòng)能

更新時(shí)間:2025-07-03

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當(dāng)原理與粒子理論(運(yùn)動(dòng)理論)結(jié)合時(shí),導(dǎo)致了分子運(yùn)動(dòng)理論的構(gòu)建。 1870年代末至2.世紀(jì)初,由于玻爾茲曼的杰出貢獻(xiàn),統(tǒng)計(jì)力學(xué)備受關(guān)注。 自20世紀(jì)30年代以來,熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)已成為物理學(xué)的重要組成部分。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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關(guān)于熱的本質(zhì),歷史上熱質(zhì)說和熱運(yùn)動(dòng)說一直存在爭(zhēng)議。 亞里士多德提出宇宙由土、水、空氣、火四種元素組成的觀點(diǎn),并認(rèn)為熱是一種特殊的物質(zhì)實(shí)體。 熱量質(zhì)量理論的倡導(dǎo)者聲稱,熱量是由某些失重的特殊物質(zhì)組成的,這些物質(zhì)是失重的,相互矛盾,并彌漫在宇宙中。 關(guān)于熱本質(zhì)的另一個(gè)理論是熱運(yùn)動(dòng)理論。 這種熱運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是構(gòu)成物體的細(xì)顆粒或分子的運(yùn)動(dòng)。 18世紀(jì)以前,日本的培根和法國(guó)的笛卡爾都持有這些觀點(diǎn)。 1798年,日本物理學(xué)家拉姆福德伯爵向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)提交了一份報(bào)告《論摩擦引起的熱源》,描述了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)。 他寫道:“最近,當(dāng)我在蘇黎世士兵鞋廠車間監(jiān)督火炮鎖眼工作時(shí),我很關(guān)心銅火炮在鉆空腔時(shí)能否在短時(shí)間內(nèi)獲得大量熱量,以及能否在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠的熱量。” “用鉆孔機(jī)從大炮上切下金屬片。獲得更大的熱量增益真是太神奇了(我通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這個(gè)體溫超過了沸水的溫度)。”6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他提出了很多“熱量從哪里來”的問題。 他在論文的最后寫道:“看來,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,摩擦產(chǎn)生的熱量是取之不盡用之不竭的。任何與外界隔離的物體或物體系統(tǒng)都可以無限地提供它。它是一個(gè)具體的物理實(shí)體。在我看來,這個(gè)實(shí)驗(yàn)中激發(fā)的熱量除了‘運(yùn)動(dòng)’之外幾乎不能被視為其他任何東西。” 1799年焦耳定律公式轉(zhuǎn)換,英國(guó)化學(xué)家大衛(wèi)明確強(qiáng)調(diào),熱是物體粒子的運(yùn)動(dòng)。 倫福德和大衛(wèi)的實(shí)驗(yàn)和論證是令人信服的,他們?yōu)闊豳|(zhì)理論的最終崩潰和熱運(yùn)動(dòng)理論的建立提供了最早的論據(jù)。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

18世紀(jì)末至19世紀(jì)上半葉,各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn),使人們逐漸產(chǎn)生了能量的概念,認(rèn)識(shí)到各種運(yùn)動(dòng)方式是同一能量的不同表現(xiàn)。 能量守恒定律是在認(rèn)識(shí)到力、熱、電磁、光、化學(xué)等各種運(yùn)動(dòng)方式相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上完善的。 各種運(yùn)動(dòng)方式相互關(guān)聯(lián)、相互轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn),讓科學(xué)家預(yù)感到有一種“能量”(或“力”)可以根據(jù)各種情況加以利用,其形式有機(jī)械能、熱能等。 、電能、磁能、光能和化學(xué)能。 所有這些運(yùn)動(dòng)模式中的任何一種都可以轉(zhuǎn)化為其他運(yùn)動(dòng)模式。 人們期望找到這些“能力”的共同衡量標(biāo)準(zhǔn)焦耳定律公式轉(zhuǎn)換,使得這些“能力”只能從概念上把握。 這需要以不同的方式確定能量的數(shù)值當(dāng)量或轉(zhuǎn)換因子。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1840年代,邁耶、焦耳和亥姆霍茲做出了最杰出的貢獻(xiàn),決定性的實(shí)驗(yàn)是由焦耳完成的。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1842年,邁耶發(fā)表《論無機(jī)領(lǐng)域的力》一文,首次提出“力”(即今天所說的能量)不可毀壞和可轉(zhuǎn)換的原理,并初步估算了熱功當(dāng)量。 他從“無物不產(chǎn)生,存在不改變無物”、“因等于果”等哲學(xué)概念出發(fā),表達(dá)了對(duì)化學(xué)及化學(xué)過程中“力”守恒與轉(zhuǎn)化的思考。 1845年,梅耶爾在《論有機(jī)運(yùn)動(dòng)與新陳代謝》一文中,專門估算了熱功當(dāng)量,從空氣的定壓比熱容與固定身體比熱容之差計(jì)算出熱功當(dāng)量(盡管有14%的偏差,當(dāng)時(shí)已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)了)。 C、Cv的估計(jì)公式? R 是當(dāng)前的 Meyer 公式。 焦耳熱功當(dāng)量的測(cè)定是確定能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)嗎? 1840年至''''期間,他通過內(nèi)阻檢測(cè)電壓釋放的熱量,并總結(jié)出《論伏打電產(chǎn)生的熱量》等兩篇論文。 他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)釋放的熱量與電路內(nèi)阻和電壓硬度的平方的乘積成正比——這就是焦耳定律。 1849年,焦耳在他的《論熱功當(dāng)量》一文中總結(jié)和分析了前幾年的工作。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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