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能量守恒:熱質到動能

更新時間:2025-07-03

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當原理與粒子理論(運動理論)結合時,導致了分子運動理論的構建。 1870年代末至2.世紀初,由于玻爾茲曼的杰出貢獻,統(tǒng)計力學備受關注。 自20世紀30年代以來,熱力學和統(tǒng)計物理學已成為物理學的重要組成部分。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從熱質理論到能量守恒定律6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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關于熱的本質,歷史上熱質說和熱運動說一直存在爭議。 亞里士多德提出宇宙由土、水、空氣、火四種元素組成的觀點,并認為熱是一種特殊的物質實體。 熱量質量理論的倡導者聲稱,熱量是由某些失重的特殊物質組成的,這些物質是失重的,相互矛盾,并彌漫在宇宙中。 關于熱本質的另一個理論是熱運動理論。 這種熱運動被認為是構成物體的細顆粒或分子的運動。 18世紀以前,日本的培根和法國的笛卡爾都持有這些觀點。 1798年,日本物理學家拉姆福德伯爵向英國皇家學會提交了一份報告《論摩擦引起的熱源》,描述了一個著名的實驗。 他寫道:“最近,當我在蘇黎世士兵鞋廠車間監(jiān)督火炮鎖眼工作時,我很關心銅火炮在鉆空腔時能否在短時間內獲得大量熱量,以及能否在短時間內獲得足夠的熱量。” “用鉆孔機從大炮上切下金屬片。獲得更大的熱量增益真是太神奇了(我通過實驗發(fā)現(xiàn)這個體溫超過了沸水的溫度)?!?span style="display:none">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,在這個實驗中,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。它是一個具體的物理實體。在我看來,這個實驗中激發(fā)的熱量除了‘運動’之外幾乎不能被視為其他任何東西?!? 1799年焦耳定律公式轉換,英國化學家大衛(wèi)明確強調,熱是物體粒子的運動。 倫福德和大衛(wèi)的實驗和論證是令人信服的,他們?yōu)闊豳|理論的最終崩潰和熱運動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世紀末至19世紀上半葉,各種自然現(xiàn)象之間聯(lián)系和轉化的發(fā)現(xiàn),使人們逐漸產(chǎn)生了能量的概念,認識到各種運動方式是同一能量的不同表現(xiàn)。 能量守恒定律是在認識到力、熱、電磁、光、化學等各種運動方式相互聯(lián)系的基礎上完善的。 各種運動方式相互關聯(lián)、相互轉化的發(fā)現(xiàn),讓科學家預感到有一種“能量”(或“力”)可以根據(jù)各種情況加以利用,其形式有機械能、熱能等。 、電能、磁能、光能和化學能。 所有這些運動模式中的任何一種都可以轉化為其他運動模式。 人們期望找到這些“能力”的共同衡量標準焦耳定律公式轉換,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)值當量或轉換因子。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,決定性的實驗是由焦耳完成的。6gj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1842年,邁耶發(fā)表《論無機領域的力》一文,首次提出“力”(即今天所說的能量)不可毀壞和可轉換的原理,并初步估算了熱功當量。 他從“無物不產(chǎn)生,存在不改變無物”、“因等于果”等哲學概念出發(fā),表達了對化學及化學過程中“力”守恒與轉化的思考。 1845年,梅耶爾在《論有機運動與新陳代謝》一文中,專門估算了熱功當量,從空氣的定壓比熱容與固定身體比熱容之差計算出熱功當量(盡管有14%的偏差,當時已經(jīng)相當不錯了)。 C、Cv的估計公式? R 是當前的 Meyer 公式。 焦耳熱功當量的測定是確定能量守恒定律的實驗基礎嗎? 1840年至''''期間,他通過內阻檢測電壓釋放的熱量,并總結出《論伏打電產(chǎn)生的熱量》等兩篇論文。 他發(fā)現(xiàn)導體在一定時間內釋放的熱量與電路內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《論熱功當量》一文中總結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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