文科物理課件----物體的冷熱現(xiàn)象

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1、第二章永恒的經(jīng)典第三節(jié)物體的冷熱現(xiàn)象1一、熱學(xué)基本概念1、熱的本質(zhì)熱功當(dāng)量n熱質(zhì)說：認(rèn)為熱是由一種無色無味、無重量的微粒構(gòu)成的“神秘流體”，它可從熱的物體轉(zhuǎn)移到冷的物體，且熱質(zhì)微粒之間具有排斥作用，從而使物體具有膨脹的性質(zhì)。n熱動(dòng)說：認(rèn)為物質(zhì)由大量微觀粒子構(gòu)成，熱是這些粒子運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，它可通過物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化而來。2倫福德v倫福德(1753--1814)伯爵：原名本杰明·湯普森，物理學(xué)家，出生于美國，1775年美國獨(dú)立戰(zhàn)爭期間逃到英國,被英王喬治三世封為爵士，后來加入英國國籍。v1798年向英國皇家學(xué)會(huì)

2、提出了一個(gè)報(bào)告，說他在慕尼黑曾在巴伐利亞王國監(jiān)督炮筒鉆孔工作時(shí)，注意到（今屬德國）供職，炮筒溫度升高，鉆削下的金屬被王室封為伯爵。屑溫度更高的現(xiàn)象。3v他提出了大量的熱是從哪里來的這個(gè)問題。他在盡量做到絕熱的條件下進(jìn)行了一系列鉆孔實(shí)驗(yàn)，比較了鉆孔前后金屬和碎屑的比熱，發(fā)現(xiàn)鉆磨不會(huì)改變金屬的比熱。他還用很鈍的鉆頭鉆炮筒，半小時(shí)后炮筒從60℉升溫到130℉，金屬碎屑只有五十多克，相當(dāng)于炮筒質(zhì)量的九百四十八分之一，這一小部分碎屑能夠放出這么大的“潛熱”嗎？v他在筆記中寫道：“看來在這些實(shí)驗(yàn)中，由摩擦產(chǎn)生熱的源泉

3、是不可窮盡的。不用說，任何與外界隔絕的物體或物體系，能夠無限制地提供出來的東西，決不可能是具體的物質(zhì)實(shí)體；在我看來，在這些實(shí)驗(yàn)中被激發(fā)出來的熱，除了把它看作是‘運(yùn)動(dòng)’以外，似乎很難把它看作為其他任何東西。”4英國化學(xué)家戴維(1778---1829):1799年，使兩塊冰在真空中相互摩擦，熔化。斷言“熱質(zhì)是不存在的”。分析當(dāng)時(shí)熱質(zhì)說占優(yōu)勢的主要原因是:當(dāng)時(shí)人們把熱現(xiàn)象和其他現(xiàn)象割裂開來研究，還未注意到它們之間的相互關(guān)系和轉(zhuǎn)化；熱質(zhì)說比熱的運(yùn)動(dòng)說更為簡明，用熱質(zhì)說能很好地解釋當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的熱現(xiàn)象，因此易于被人們

4、接受；熱質(zhì)說更能迎合18世紀(jì)在物理學(xué)和化學(xué)研究中占統(tǒng)治地位的形式主義傾向。另外牛頓“不臆造假說”的思想還很有影響，大多數(shù)物理學(xué)家不愿接受當(dāng)時(shí)還看不見摸不著的比較復(fù)雜的分子運(yùn)動(dòng)假說。51、熱的本質(zhì)熱功當(dāng)量作機(jī)械功改變系統(tǒng)作電功改變系統(tǒng)狀態(tài)的焦耳實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)AV61、熱的本質(zhì)熱功當(dāng)量n熱功當(dāng)量從1843年開始不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，到1878年最后一次發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，焦耳測定熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)持續(xù)了30多年，采用不同原理和方法先后進(jìn)行了400多次的實(shí)驗(yàn)，測得熱功當(dāng)量的值為4.152焦耳/卡?，F(xiàn)代公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值為：1卡=4.1

5、86焦耳熱功當(dāng)量的精確測定為熱的運(yùn)動(dòng)學(xué)說提供了可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。72、溫度溫度計(jì)溫標(biāo)n溫度：物體的冷熱程度。n溫度計(jì)：某種物質(zhì)某一物理性質(zhì)隨溫度有單調(diào)、顯著的變化，就選擇它作為溫度計(jì)的測溫物質(zhì)。n溫標(biāo)：標(biāo)記溫度數(shù)值的方法。n建立一種溫標(biāo)的三要素：測溫物質(zhì)、測溫屬性和固定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。8溫度的測定人類在很早就有懂得了用感覺來比較冷熱，比如在中國古代冶鐵中要掌握“火候”（即溫度的高低），直到今天用感覺判斷溫度的方法還用在手工業(yè)鑄造中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，需要對(duì)冷熱程度給出精確的定量描述，于是刺

6、激了計(jì)溫學(xué)的發(fā)展，即溫度計(jì)的制作：1、測溫物質(zhì)：如水銀、酒精、氣體；2、測溫屬性：物質(zhì)熱脹冷縮的規(guī)律；3、固定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)：如規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物溫度為0℃，沸騰的水的為100℃。9早在1593年伽利略利用熱脹的性質(zhì)制成了世界上第一個(gè)顯示冷熱變化的儀器—示溫儀。1653年意大利的一位公爵費(fèi)迪南二世制造了一個(gè)所謂的溫度計(jì)，在玻璃管中裝入酒精，管壁刻上度數(shù)，上端封口。1659年法國的天文學(xué)家伊斯—伽利略的測溫儀梅爾·博里奧制造了第一個(gè)用水銀做測溫物質(zhì)的溫度計(jì)，還做了氣溫記錄。10德國格里凱最早提出在溫度計(jì)的刻

7、度上標(biāo)出定點(diǎn)的人之一，他以馬德堡市初冬和盛夏為定點(diǎn)溫度。1688年道倫斯提出以冰的溫度和黃油溶解時(shí)的溫度為固定點(diǎn)。1694年惠更斯提出以水結(jié)冰和沸騰時(shí)的溫度為固定點(diǎn)等。法國物理學(xué)家阿蒙頓（1663-1705）改進(jìn)了伽利略的溫度計(jì)，建立了氣壓的改變正比于溫度差的定律：p1??t1?1p1??t2211正是阿蒙頓的研究為后來的物理學(xué)家、化學(xué)家蓋·呂薩克和道耳頓對(duì)氣體性質(zhì)的研究做出了先例。波意耳和牛頓也曾研制過溫度計(jì)。波意耳在1665年發(fā)表的《熱的力學(xué)原理》的論文中，已經(jīng)確信一切物體的熔點(diǎn)都是常數(shù)。1709年荷

8、蘭的玻璃工人華倫海特（1688-1736）制造出世界上第一個(gè)溫度計(jì)。他選水、冰、食鹽、氨水混合平衡時(shí)的溫度為零度，水的冰點(diǎn)為32度，水在常壓下沸點(diǎn)為212度，又在冰點(diǎn)與沸點(diǎn)之間分為180等份，一等份為1度，這就是世界上第一個(gè)溫標(biāo)——華氏溫標(biāo)，其單位用℉表示。這是熱學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。12在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同時(shí)，法國人列繆爾(1683~1757)也設(shè)計(jì)制造了一種溫度計(jì)。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測溫物質(zhì)。他專心研究用酒精