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热的本质怎么说,热的本质是什么

五.热质学说

拉瓦锡大量实验证明燃料学说是错误的,提出了氧化的概念,形成了燃烧的氧化理论; 1772年,他推翻了“燃素说”,“热质说”开始流行。

热质说是19世纪初期以前流行的一种解释热本性的学说,曾用于解释热的物理现象,是一种错误和受限的科学理论。

热质学说由英国著名化学家普里斯特利提出,认为“热”是一种无质量、无体积的流质,称为“热质”。 也就是说,热质是热的实体物质,以流体的形式存在。

该理论认为,宇宙热质总量是恒定的,热质越多的物体其温度越高,物体温度的高低取决于热质含量,热质从高温物体流向低温物体; 热可以渗透到任何物体中,也可以穿过固体和液体的间隙。

“热质说”是布莱克在18世纪后半期提出的一种观点,他通过对“比热”和“潜热”的实验研究,提出了“热质说”来说明燃烧和热现象。

宣传原子论思想,被牛顿认可的法国物理学家加桑特( 1592-1655,著名的“三个灵魂”的倡导者)的观点启发了这些科学家。

加迪休认为世界上所有物体都是按一定顺序结合的原子总和,提出了“热原子”和“冷原子”的概念,认为物体发热是因为“热原子”起作用。

“热质说”是一种阐释热本性的学说,在这一学说看来,热是自排斥的、失重的流质,宇宙热质的总量是一定的值,它不会生灭,可以渗透到所有物体之中,热的传递是由热质的流动引起的

物体是“热”还是“冷”,取决于它所含热质的多寡。

热物体含有很多热质,冷热不同的两个物体接触时,热质会从热物体排出到冷物体,一直持续到两者的温度相同。

在热质说中,热是物质,不能产生也不能消亡。 拉瓦锡的《化学基础》一书把热列为基本物质中。

现在常用的卡路里单位卡路里(卡路里)来自热质。

卡诺于1824年在论坛上借用了“热质”的概念。 这是他的理论当时受到怀疑的重要原因之一。

卡诺之所以依赖“热质”,是为了通过蒸汽机和水轮机形象的类比更容易发现热机定律。

热质说有成功之处。 “热质说”可以很好地解释当时面临的大部分热学现象。

物体温度的变化可以认为是热质的吸收或释放引起的; 热传导是热质的流动潜热是物质粒子和热质粒子发生化学反应的结果。

用热质学说可以说明把热茶在室温下冷却。 热茶的温度高,就表示热质的浓度高。 因此,热质会自动流向热质浓度较低的区域,即周围的冷空气。

热质说也可以解释空气受热膨胀,空气分子吸收热质导致体积变大。

进一步分析空气分子吸收热质过程的细节,还可以解释热辐射、物体在不同温度下的相变,甚至大多数气体规律。

由于热质是物质,一个物体减少的热质正好等于另一个物体增加的热质,因而热质在传递过程中守恒,热的守恒是该理论的基本假设。

该学说能比较直观地解释一些物理现象和实验结果,因此得到广泛认可。

道尔顿的气体分子模型中含有热质; 尼古拉卡诺提出了卡诺循环和相关定律,形成了热机理论的基础,但卡诺的分析基于热质。

热质说的一大成果是拉普拉斯修正牛顿的声速公式拉普拉斯基于热质说,给牛顿公式增加了常数。 该常数为气体的绝热指数,大幅修正了声速的理论预测值。

18世纪,除了热质学说以外,还有可以解释热现象的——分子运动论。

分子动力论是一个较新的理论,其中有些概念来自原子论,可以解释燃烧和热测量,但当时人们把分子动力论和热质论看成是两个等价的理论。

六.推翻热质学说

但热质说无法解释只要继续工作就持续发热的现象,如摩擦发热、碰撞发热等现象,是自相矛盾的。

1798年,英国物理学家伦福德( 1753-1814 )在德国慕尼黑进行炮孔打孔时,发现打孔引起的热现象与热质学说的推论相反。

通过实验,伦福德得出了正确的结论:“热由运动产生,它绝不是物质。” 但是,遭到了其他科学家的反对和围攻。

1799年,英国科学家戴维进行了冰的摩擦实验。 是与周围环境隔离的真空容器,两块冰合在一起相互摩擦融化成水,水的比热比冰还高。

这里“热质不灭守恒定律”的关系不再成立; 由此戴维断言不存在热质,认为热是一种特殊的运动,可能是各物体许多粒子的振动。

1843年,焦耳的实验解决了热和工作的关系,彻底推翻了热质学说。

卡诺也不是“热质”学说的热烈支持者。 他后来用“热”代替“热质”表示不再相信“热质”学说,并在菲涅耳的影响下完全抛弃了热质学说。

卡诺认识到热只是一种变相的运动,在自然界中明确提出了动力在量上不灭的思想。

1850年,克劳修斯不仅否定了“热质说”的基本前提,而且认为热不能被视为物质状态的函数,而是与过程有关。

也就是说,人们逐渐认识到热现象与构成物质的微粒子的运动密切相关。

无论如何,当时的主流科学家们逐渐发现热质说是错误而有限的科学理论。

19世纪,热质学说逐渐被机械能守恒所取代; 但是,并不是所有人都放弃了这个学说。

热质说仍然出现在许多科学文献中,直到十九世纪末才消失。

这意味着热质说的影响也持续了100多年。

七、火热的体育运动说取得了完全的胜利

19世纪中叶,蒸汽机的出现和广泛使用促进了工业的快速发展。

人们为了进一步提高热机效率,深入研究了物质的热性质,从而推动了热学实验的发展,然后对热现象的研究走上了实验科学的道路。

工作能产生热量,即使散热也能工作,工作和热度之间有确定的关系吗? 为了寻找这种关系,就是测量所谓的热功当量。

从1840年开始,英国物理学家朱尔,22岁,在将近40年的时间里做了400多次实验,克服了困难,受到了压迫和学术前辈法拉第等人的质疑,终于取得了辉煌的成就,取得了辉煌的成就

实际上,卡诺也在焦耳之前将近20年研究了热功当量问题,但他的测试结果( 1卡=3.7焦耳)远不如焦耳的( 1卡=4.15焦耳)准确。

卡诺的理论不仅涉及热机的理论,还涉及热和功的转化问题,因此涉及热功当量、热力学第一定律以及能量守恒和转化问题。

我们认为,如果卡诺的理论在1824年得到公认或普及,这些规律的发现将会提前很多年。

德国物理学家尤利乌斯罗伯特冯迈尔( 1814-1878,能量守恒定律的发现者之一,热力学和生物物理学的先驱)也进行了同样的研究。 但是受到了和卡诺一样的对待。

迈尔探讨热和机械功的关系,1842年发表了《论无机性质的力》篇论文,表达了物理、化学过程中各种力(能量)的转化和守恒思想。

迈尔提出热守恒定律,是历史上第一个计算出热功当量的人; 但是1842年发表的这部科学杰作当时没有受到重视。

热能当量的测量表明热的运动学说取得了完全的胜利,导致了自然界普遍规律——能量守恒和转化规律的建立。

长期反复竞争、在实践中经受考验的火热运动学说终于取得了胜利; 17世纪受到牛顿、惠更斯、罗蒙诺索夫支持的观点,经过近200年的曲折反复,最终死灰复燃,开始扬眉吐气。

根据热的运动学说,热是物质运动的表现其本质是物质内部大量实物粒子——分子、原子、电子等的运动。

这种热运动越剧烈,由这些粒子构成的物体就越热,其温度也越高。

物质的运动总是与能量联系在一起。

实物粒子的热运动所具有的能量,称为热能。

热运动越激烈,热能也越大。

因此,温度实际上是无数粒子热运动平均能量的尺度。

十九世纪中叶以后,热学理论和实践得到了飞跃式的发展。

科技上的任何进步都不是那么容易的,火热的运动学说也不是没有疑义的,比如开尔文在1848年报道绝对温度时,他就说:“热(或卡路里)转化为机械能的效果是不可能的,肯定不能证实。

”但是,在他的脚注中,他暗示最初对热质抱有疑问,并参考了焦耳的“非常印象深刻的发现”。

也就是说,他一方面怀疑“热质说”,另一方面不认为热量和机械能会转化。

但是瓦特等人的贡献和蒸汽机的广泛应用,促进了水蒸气热性质的研究和蒸汽机性能改善的研究,促进了热学的发展,在卡诺等人的努力下,出现了热力学这个分支。

热力学和统计力学是热学的两种描述方式。

热力学是从宏观现象中总结出来的经验法则,它研究的是宏观量之间的规律,能很好地揭示现象,具有普遍性和可靠性。

热力学是唯象的理论,但没有揭示微观的本质。

深入研究热现象的本质,就会产生统计力学,是研究大量粒子(原子、分子)聚集宏观运动规律的科学。

玻尔兹曼、麦克斯韦和克劳修斯等人是这一理论的创始人。