热是什么
http://www.newdu.com 2024/11/28 01:11:51 人民教育出版社 佚名 参加讨论
热是什么 江苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺 人们很早就注意到了摩擦生热，但是热是什么？为什么会产生热？人们很久也没有弄清楚，历史上对此还有过长期的争论。 从史前时期直到18世纪初，虽然人们对热现象的本质进行过许多探索，但由于掌握的知识不够丰富，方法不够科学，因而对热的本质认识只是一些设想。其中以古希腊时期产生过的两种不同看法为代表。一种是大约公元前500年赫拉克利特（前540～前480）提出的，把火、土、气、水当作自然界的四种独立元素的四元素说，认为自然界的一切物质都由这四种元素组成。这种看法同中国古代的五行说相似。五行说认为万事万物的根本是金、木、水、火、土五种气。另一种是柏拉图根据摩擦生热现象提出的，认为火是一种运动的表现形式。 在欧洲，人们探索自然界的热情在文艺复兴后重新兴起。古希腊原子论者猜想热是一种特殊的、不可直接察觉的物质：当不同温度的物体接触时，温度总要趋于相同，这种现象被解释为一种物质从高温物体流向低温物体。不过，英国的F·培根（1561～1626）、伽利略和玻意耳等人则认为热的流体理论是不可信的，他们试图把热解释为受热物体的微粒的机械振动。 不过，整个17世纪和18世纪初叶，无论是热的流体说，还是热的运动说，都因缺乏实验基础而未能牢固建立起来。1741年，华伦海特改良了温度计并定出华氏温标，建立起测温学；1756年，英国的布莱克（1728～1799）及其学生欧文提出比热和潜热概念，奠定了量热学的基础，从此，热学走上了实验科学的道路。人们对不同温度物体混合在一起进行量热实验时，发现热量守恒。若联想到当时已被公认的质量守恒，自然会想到热是某种热物质，这使热流体观点占了上风。 从18世纪60年代起，布莱克等人提出了热质说。热质说将热看成一种没有质量的能流动的特殊物质叫热质，它不生不灭，存在于一切物体之中。含有热质多的物体温度高，含有热质少的物体温度低。热质说能很好地解释热传递、热膨胀和量热学的一些实验结果。于是，自18世纪80年代起，几乎在整个欧洲，热质说占了统治地位。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热容降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。正是这一解释使反对者抓住了把柄。 1798年，英国学者伦福德（1753～1814）在从事枪炮制造时，发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度，用水来冷却时，甚至可以使水沸腾。他怀疑金属屑具有极高温度不是由于比热容降低造成的。伦福德在他的笔记中写道，由摩擦所生的热，来源似乎是无穷无尽的，要用热质说解释摩擦生热现象，钻下的金属屑的比热容要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验，发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低。根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成是一种运动形式，热质说的统治地位开始动摇了。 次年，英国的戴维（1778～1829）做了更加严格的实验。他在零摄氏度以下的露天里，在抽成真空的玻璃罩内，使金属轮子和盘在钟表装置的带动下相互摩擦，结果使金属盘上的蜡熔化了。在这个实验中，热不可能是由周围物体传递给蜡的，而且伦福德的实验已经证明，金属也不会由于比热容的降低而放热，那就只能是由于摩擦生热使蜡粒子的运动加快了。戴维的实验有力地打击了热质说。 此后，科学家进一步研究了热和做功的关系，特别是英国科学家焦耳从1840年起花了近40年时间，做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成热这种形式的能量。焦耳的工作，表明热不是一种特殊的物质，同时为能量守恒定律奠定了基础。 能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子运动论的发展开辟了道路。经过科学家的长期研究，关于热是一种运动形式的设想，终于成为公认的真理。人们认识到：宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现，物体内部的能量就是内能。热量不是表示物质所含“热质”的多少，而是表示在热传递过程中传递的能量的多少。 (责任编辑：admin) |
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