物體吸熱與做功關(guān)系

《物體吸熱與做功關(guān)系》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、論物體吸熱與做功關(guān)系廣東博羅縣高級(jí)中學(xué)（516100）??林海兵摘要：物體吸熱做功的過程，在吸熱時(shí)其分子（原子）的體積與其體積密度都增大了，產(chǎn)生了不平衡，膨脹必然地對(duì)做外做功，但并沒有把吸收的熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，物體內(nèi)部的熱量（紅外線總量）并不因?yàn)樽龉Χ鴾p小。關(guān)鍵詞：熱量，紅外線，吸熱，做功1??物體的熱脹冷縮現(xiàn)象最初，人們對(duì)熱現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)只是停留在冷和熱的感覺上，實(shí)現(xiàn)從這種感覺向“溫度”發(fā)生躍進(jìn)的因素是人們發(fā)現(xiàn)了物體的熱脹冷縮現(xiàn)象。近年來(lái)，當(dāng)人們熱衷于所謂的現(xiàn)代物理研究——宇宙大爆炸觀測(cè)、高能粒子對(duì)撞……的時(shí)候，人們對(duì)熱脹冷縮現(xiàn)象也許已經(jīng)感到

2、陌生，或者覺得這只不過一個(gè)不值得一起的非常平常的現(xiàn)象，然而，筆者所有的研究都是從非常平常的現(xiàn)象開始的，得到了一些與前人并非相同的結(jié)論。筆者認(rèn)為，這足以讓我們警醒——不能忽視這些我們認(rèn)為是平常的現(xiàn)象！當(dāng)我們對(duì)這些平常的現(xiàn)象尚不能給予合理正確的解釋，又何以解釋那些我們認(rèn)為比較神秘的現(xiàn)象？事實(shí)上，熱脹冷縮現(xiàn)象已經(jīng)告訴我們熱的實(shí)質(zhì)——從宏觀角度來(lái)看，它表現(xiàn)在物體的體積改變之上；只要我們略加分析研究，我們就可以得到熱的更本質(zhì)的東西——在微觀角度來(lái)看，它表現(xiàn)在分子（原子）的體積改變之上。筆者相信，如果沒有物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，人們就不可能定義出溫標(biāo)，如果

3、沒有溫標(biāo)的定義，我們就不可能言之為溫度。正是發(fā)現(xiàn)物體的體積會(huì)隨著熱的程度增加而增大的規(guī)律，人們才有可能定義溫標(biāo)——在1大氣下，把冰水混和物的溫度定義零度，水沸騰時(shí)的溫度定義為一百度，把零到一百度之間等分成一百等份——這里等份操作的對(duì)象正是物體發(fā)生變化的體積！您一定會(huì)說，熱脹冷縮并不是自然界永恒的規(guī)律，因?yàn)檫€有熱縮冷脹的反例。自然界就是這么奇妙，有了熱脹冷縮之后，還要有熱縮冷脹，它充滿著矛盾，然而，這種矛盾只是局部的。當(dāng)我們知道物體由一個(gè)個(gè)的分子（原子）構(gòu)成的同時(shí)，我們還知道了這一個(gè)個(gè)的分子（原子）之間還存在有間隙，什么是間隙？也許看到筆者提

4、出這個(gè)問題就會(huì)發(fā)笑，但只要您仔細(xì)一想，間隙意味著什么，從一方面來(lái)看，間隙具有體積的意義，從另一方面來(lái)看，間隙還意味著這些并沒有東西，連分子（原子）這么小的東西都沒有！于是，大家應(yīng)該不會(huì)再笑，因?yàn)槲覀円呀?jīng)得出一個(gè)結(jié)論——物體的分子（原子）并沒有占滿其宏觀體積，或者說，我們所能測(cè)量到的物體的宏觀體積，并不是物體所有分子（分子）的體積之和。也許，正是基于這個(gè)觀點(diǎn)，人們?cè)诮?jīng)典物理學(xué)的固體物理分支中提出了分子（原子）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)學(xué)說，這個(gè)學(xué)說分明就在指出，不同物體由其分子（原子）以不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分子（原子）的總體積與間隙體積之和才等于物體的宏觀體積

5、。筆者認(rèn)為，分子（原子）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)學(xué)說是一個(gè)非常正確的學(xué)說，物體的分子（原子）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)給熱縮冷脹現(xiàn)象的發(fā)生提供了可操作性空間。溫度的上升到某個(gè)數(shù)值時(shí)，將直接破壞物體分子（原子）的束縛環(huán)境，使分子（原子）的自由能力增強(qiáng)，分子（原子）原有的結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣逐步解體，許多分子（原子）進(jìn)入到原來(lái)的間隙空間里，此時(shí)，盡管分子（原子）的體積還是隨著溫度的升高而增大，然而當(dāng)分子（原子）隨溫度升高的體積增加量還足以抵消進(jìn)入間隙空間的體積時(shí)，這就理所當(dāng)然地出現(xiàn)了熱縮冷脹的現(xiàn)象。由此，我們可以判斷，熱縮冷脹現(xiàn)象只存在于某些固體晶體的熔解（即相變）過程，它并不是一種普遍現(xiàn)

6、象。以上論述表明，在非相變的過程中，熱脹冷縮是宏觀物體普遍發(fā)生的現(xiàn)象，但是，無(wú)論是熱脹冷縮還是熱縮冷脹，構(gòu)成物體的分子（原子）的體積總是隨著溫度的升高而增大。2??氣體的熱膨脹我們把固體或者液體稱之為宏觀物體也許不會(huì)有人反對(duì)，可如果我們把氣體也稱為宏觀物體，是否也不會(huì)有人反對(duì)呢？氣體是不是宏觀物體？筆者在此不想首先討論這個(gè)問題，筆者有興趣的是，盛在容器中的氣體的體積是否也具有熱脹冷縮的現(xiàn)象。也許，對(duì)于這個(gè)問題，讀者們一定有說，氣體當(dāng)然發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，不過這是有條件的，有氣態(tài)方程為證。確實(shí)，我們只要搬出氣態(tài)方程，就可以知道，當(dāng)氣體壓強(qiáng)一定

7、時(shí)，氣體的體積隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低而減小，這就是熱脹冷縮！筆者的興趣不止于此，氣體熱脹冷縮有條件，難道固體液體的熱脹冷縮就沒有條件嗎？如果有，它們的條件相同嗎？也許，一看到這個(gè)問題，讀者們馬上就會(huì)回答，固體液體的熱脹冷縮哪有什么條件？！我們只是給它們加熱，就可以發(fā)現(xiàn)它們的膨脹，并不需要什么其他特殊的條件啊！但是，由筆者看來(lái)，我們?cè)诮o固體液體直接加熱的過程中，沒有給這個(gè)過程設(shè)定了什么條件——這本來(lái)就是一個(gè)條件！這個(gè)條件就是我們不改變物體的其他環(huán)境（除了溫度環(huán)境之外），這里的其他環(huán)境當(dāng)然包含著“壓強(qiáng)”環(huán)境，這與氣體的等壓變化的條

8、件是完全相同的。那么什么是固體液體的環(huán)境壓強(qiáng)？這個(gè)壓強(qiáng)到底有多大？筆者認(rèn)為，固體液體的環(huán)境壓強(qiáng)等于其相應(yīng)的拉壓彈性模量即楊氏模量，真空空間雖然并不存在與這些固體液體物體相對(duì)應(yīng)的物