會考物理輔導-熱學理論
熱學是研究物質處於熱狀態時的有關性質和規律的物理學分支,它起源於人類對冷熱現象的探索。人類生存在季節交替、氣候變幻的自然界中,冷熱現象是他們最早觀察和認識的自然現象之一。
對中國山西芮城西侯度舊石器時代遺址的考古研究,說明大約180萬年前人類已開始使用火;約在公元前二千年中國已有氣溫反常的記載;在公元前,東西方都出現了熱學領域的早期學說。中國戰國時代的鄒衍創立了五行學說,他把水、火、木、金、土稱爲五行,認爲這是萬事萬物的根本。古希臘時期,赫拉克利特提出:火、水、土、氣是自然界的四種獨立元素。這些都是人們對自然界的早期認識。
1714年,華倫海特改良水銀溫度計,定出華氏溫標,建立了溫度測量的一個共同的標準,使熱學走上了實驗科學的道路。經過許多科學家兩百年的努力,到1912年,能斯脫提出熱力學第三定律後,人們對熱的本質纔有了正確的認識,並逐步建立起熱學的科學理論。
歷史上對熱的認識,出現過兩種對立的觀點。18世紀出現過熱質說,把熱看成是一種不生不滅的流質,一個物體含有的熱質多,就具有較高的溫度。與此相對立的是把熱看成物質的一種運動的形式的觀點,俄國科學家羅蒙諾索夫指出熱是分子運動的表現。
針對熱質說不能解釋摩擦生熱的困難,許多科學家進行了各種摩擦生熱的實驗,特別是朗福德的.實驗,他用鈍鑽頭鑽炮筒,因鑽頭與炮筒內壁摩擦,在幾乎沒產生碎屑的情況下使水沸騰;1840年以後,焦耳做了一系列的實驗,證明熱是同大量分子的無規則運動相聯繫的。
焦耳的實驗以精確的數據證實了邁爾熱功當量概念的正確性,使人們擯棄了熱質說,併爲能量守恆定律奠定了實驗基礎。與此同時,熱學的兩類實驗技術測溫術和量熱術也得到了發展。
熱學理論有兩個方面,一是宏觀理論,即熱力學;一是微觀理論,即統計物理學。這兩個方面相輔相成,構成了熱學的理論基礎。
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