能量守恒定律是誰(shuí)提出的？
能量守恒定律是誰(shuí)提出的?
當(dāng)原理跟微粒說(shuō)(唯動(dòng)說(shuō))的結(jié)合導(dǎo)致了分子運(yùn)動(dòng)論的建立.19 世紀(jì)70 年代末至2 。世紀(jì)初，由于玻耳茲曼的杰出貢獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)受到人們的關(guān)注.加世紀(jì)30 年代起，熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)成為物理學(xué)的重要組成部分.
從熱質(zhì)說(shuō)到能量守恒定律
關(guān)于熱的本質(zhì)歷史上有熱質(zhì)說(shuō)與熱的運(yùn)動(dòng)說(shuō)之爭(zhēng).亞里士多德提出宇宙由土、水、氣、火4 種元素組成的觀點(diǎn)，認(rèn)為熱是某種特殊的物質(zhì)實(shí)體.熱質(zhì)說(shuō)的倡導(dǎo)者們稱(chēng)熱是由無(wú)重量的某種特殊物質(zhì)組成的，它們沒(méi)有重量，彼此間排斥，彌漫于宇宙.關(guān)于熱的本質(zhì)的另一種學(xué)說(shuō)是熱的運(yùn)動(dòng)說(shuō).這種熱的運(yùn)動(dòng)說(shuō)認(rèn)為熱是組成物體的細(xì)小微粒的運(yùn)動(dòng)或分子的運(yùn)動(dòng).18 世紀(jì)前英國(guó)的培根、法國(guó)的笛卡兒都持有這種觀點(diǎn).1798 年英國(guó)物理學(xué)家倫福德伯爵向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)提交了一份報(bào)告《 論摩擦激起的熱源》 ，敘述了一個(gè)著名實(shí)驗(yàn).他寫(xiě)道：“我最近在慕尼黑兵工廠車(chē)間監(jiān)督大炮鍵孔工作時(shí)，對(duì)于銅炮在鉆腔時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的熱，和鉆腔機(jī)從炮上切下金屬片時(shí)能獲得更大的熱感到十分驚奇(我由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這溫度超過(guò)沸水的溫度). ”
他提出了大量“熱是從哪里來(lái)”的問(wèn)題.他在論文的末尾寫(xiě)道：“看來(lái)在這些實(shí)驗(yàn)中，由摩擦產(chǎn)生的熱是不可窮盡的.任何與外界隔絕的物體或物體系，能夠無(wú)限制地提供出來(lái)的東西，決不可能是具體的物質(zhì)實(shí)體.在我看來(lái)，在這些實(shí)驗(yàn)中被激出來(lái)的熱，除了把它看做是‘運(yùn)動(dòng)’以外，似乎很難把它看做為其他任何東西." 1799 年，英國(guó)化學(xué)家戴維明確指出熱是物體微粒的運(yùn)動(dòng).倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)與論證是令人信服的，他們?yōu)橐院鬅豳|(zhì)說(shuō)的最終崩潰和熱的運(yùn)動(dòng)說(shuō)的確立提供了最早的論據(jù).
從18 世紀(jì)末到19 世紀(jì)前半期，各種自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn)使人們逐漸形成能量的概念，認(rèn)識(shí)到各種運(yùn)動(dòng)形式是同一種能量的不同表現(xiàn)形式.能量守恒定律就是在認(rèn)識(shí)到力、熱、電磁、光、化學(xué)的各種運(yùn)動(dòng)形式具有相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的.各種運(yùn)動(dòng)形式相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn)使得科學(xué)家們預(yù)感到存在著一種“能”(或“力”) ，可按照各種情況以機(jī)械能、熱能、電能、磁能、光能、化學(xué)能的形式出現(xiàn)，所有這些運(yùn)動(dòng)形式的任何一種都可以轉(zhuǎn)化為其他種.人們期望找到這種“能”的一個(gè)共同量度，使這種“能”成為概念上能夠把握的東西.這就要求確定不同形式能量的數(shù)值當(dāng)量或換算因子.
到了19 世紀(jì)40 年代，邁爾、焦耳和亥姆霍茲做出了最杰出的貢獻(xiàn)，決定性的實(shí)驗(yàn)是焦耳完成的.
1842 年邁爾發(fā)表了《 論無(wú)機(jī)界的力》 一文，第一次提出了“力”(即現(xiàn)在所說(shuō)的能量)的不滅性和可轉(zhuǎn)化性的原理，并初步計(jì)算了熱功當(dāng)量.他從“無(wú)不生有，有不變無(wú)”和“原因等于結(jié)果”等哲學(xué)觀念出發(fā)，表達(dá)了他對(duì)物理、化學(xué)過(guò)程中“力”的守恒和轉(zhuǎn)化的思想.1845 年，邁爾在《 論有機(jī)運(yùn)動(dòng)與新陳代謝》 一文中，具體地進(jìn)行了熱功當(dāng)量的計(jì)算，并且由空氣的定壓比熱容與定體比熱容之差算出了熱功當(dāng)量(雖有14 %的誤差，在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是很好的了). C ，一Cv ? R 這個(gè)計(jì)算公式就是現(xiàn)在的邁爾公式.焦耳關(guān)于熱功當(dāng)量的測(cè)定是確定能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)? 1840 午至’" " ’年間，他測(cè)量了電流通過(guò)電阻放出的熱量，總結(jié)出了《 論伏打電所生的熱》 等兩篇論文.他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)放出的熱量同電路的電阻以及電流強(qiáng)度平方之積成正比― 這就是焦耳定律.1849 年，焦耳在他寫(xiě)的《 論熱功當(dāng)量》 一文中，總結(jié)分析了以往工作.
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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