热的本质的学说,热的本质是一种物质
一.关于热的唯物主义哲学观
热学是物质处于热态时性质和规律的物理学单位,是从分子运动角度研究热现象的科学,它来源于人类对冷热现象的探索。
人类在原始时代学会了用火,最先接触到了热现象。
人类生活在季节多变、气候多变的自然界中,热是人类在生活和生产中最早接触到的自然现象之一。
何谓热的问题,自古以来就成为研究的对象; 人们对热的本质和热现象的认识,经历了一个漫长而曲折的探索过程。
初期有两种观点。
一种观点是把热看作自然界的特殊物质。
殷朝时代的“五行说”把热(火)等同于金、木、水、土,是构成宇宙万物的物质元素。
在古希腊产生的物质元素论中,热(火)也被认为是独立的物质元素,赫拉克勒斯认为世界就是火。
另一种观点是将热视为物质粒子运动的表现。 我国古代朴素唯物主义思想家提出的“元气论”认为,热(火)是物质元气发散变化的表现。
在古希腊和古罗马,一些学者,特别是原子论者也认为冷热是物质粒子(原子)在虚空中运动的表现。
卢克莱修曾说过,运动会让一切事物变热,也会燃烧。
这两种观点截然不同,但都是基于猜测,没有科学根据的他们争执了很久,但由于是基于哲学层面,热的理论研究几乎停滞不前。
二.温度的定量测定
对热的认识提高是在伽利略时代。
也就是说,热科学的历史可以追溯到16世纪,是从热的定量研究开始的热学,定量研究的最初标志是测量物体的温度。
温度的定量测量对热现象的研究很重要。
从1592年到1600年,伽利略制造了人类历史上第一个空气温度计; 利用空气受热膨胀,遇冷则收缩的原理制作,但没有一定的刻度。
之后,开始了定量测量物体冷热程度(温度)的研究,可以作为“测温学”的开始。 以后,意大利吉曼托学社的成员们继续着温度计的研究。
奇曼托学社成立于1657年意大利佛罗伦萨,是英国皇家学会等国家级学术组织,但比其早5年成立的伽利略学生特里巴拉和维维亚尼是发起人,由从事科学研究的人组成。
由于当时没有通用的测温标准,惠更斯于1665年提出以冰和沸水的温度作为测量温度的基准点。
基于这一观点,1714年华伦海特确立了华氏温标,1742年摄尔修斯确立了摄氏温标(百分温标); 这两个温度标志的制作为温度测量制定了标准,并沿用至今。
三.热的运动学说
17世纪以后,一些著名科学家基于摩擦生热的现象,恢复了古人对热是物质粒子特殊运动的猜测。
1620年,英国唯物主义哲学家弗朗西斯培根首先注意到两个物体之间摩擦产生的热效应不同于物体的冷热程度(温度)。
他认为“热是运动”; 这被认为是人们开始对“热”的本质进行科学研究。
笛卡尔把热看作物质粒子的旋转运动的卡文迪许把热看作振动粒子的机械能。
炙手可热的“运动学说”是17世纪比较流行并被许多著名科学家接受的学说。
例如,博伊尔、牛顿、胡克、惠更斯、罗蒙诺索夫、约翰洛克( 1632-1704,英国著名哲学家)等著名学者都持这样的观点。
1747年,罗蒙诺索夫( 1711-1765,俄罗斯百科全书式科学家、语言学家、哲学家、诗人,被誉为俄罗斯科学史上的彼得大帝)在《论热和冷的原因》篇论文中,较为详细地阐明了火热的运动学说。
他指出:“热是物质内部的运动造成的。”
“这项运动越快,其作用也越大。 因此,热运动加快时热量增大,热运动变慢时热量减少”。
“当热物体和冷物体接触时,热物体应该被冷却。 这是因为后者会减慢质点的热运动速度; 相反,由于运动加快,冷的物体应该变热”。
从目前的观点来看,这一学说还很科学,接近事实真相; 此后,对气体分子和固体的研究有助于揭示热的本质真相。
四、燃素曰
在热学发展过程中,热的解释常常与燃烧有关的德国化学家贝歇尔( 1685-1732 )建立了燃素说的模型。 他的思想推动了现代热学的发展。 (以及斯太尔) 1659-1734 )在17世纪末为了说明燃烧现象,提出了“燃素说”,当时也把燃素解释为“热的实体物质”。
斯塔尔担任德国普鲁士国王的御医,也是化学家。 他是燃素说的集大成者,明确提出了“燃素”的概念。
施塔特用这个概念把当时已经发现的许多化学现象的普遍学说,用化学“通过燃烧学说从炼金术中解放出来”(恩格斯语)。
从这个意义上来说,燃素说有进步成分。
燃素学说认为,燃素填充于天地之间。
植物从空气中吸收燃素,动物从植物中获得燃素,所以动植物中含有很多燃素。
该学说还认为,所有与燃烧有关的化学变化都可以归结为物体吸收燃素、释放燃素的过程。
斯塔尔特的想法和现代化学理论有共同点。 也就是说,发生化学反应时,有什么东西会从一种物质转移到另一种物质。
斯塔尔特认为燃料从一种物质向另一种物质的移动; 现代的价键理论认为,在氧化还原反应中发生了电子的移动。
燃素说利用这一转变的概念解释了大量的化学现象和反应,将大量的化学事实统一在一个概念下,这在一定程度上促进了化学的发展。
燃素说流行于100年( 17-18世纪)。
英国著名化学家约瑟夫普利斯特( 1733-1804,自学成才的化学大师)是坚定的“燃素说”的支持者,写了一篇论证燃素说的文章。
他发现空气中存在氧气,通过化学反应从氧化汞中释放出氧气。 当时被称为“脱燃素空气”。 他用那个来说明燃烧现象。
普里斯特教拉瓦锡从氧化汞中提取“脱燃素空气”的实验,为后来拉瓦锡推翻“燃素说”的实验奠定了基础。
普里斯特随后坚决反对拉瓦锡的新见解,不接受他对氧气和水的任何解释,进行了争论。
到1783年普里斯特尔在论文中承认“燃素说”和他的实验结果不一致。
值得注意的是,享誉世界的化学大师普里斯特一生主要靠自学成才。 他强烈的求知欲、卓越的勤奋态度和刻苦的精神成为今天人们的典范。
对燃料学说的另一个反证是英国化学家和物理学家约瑟夫布莱克( 1728-1799 )。
布莱克在格拉斯哥大学和爱丁堡大学任教授,是瓦特一生的朋友。他制作了定量化学分析法,但发现用这种方法煅烧石灰石时,吸收燃素不会增加重量,释放气体二氧化碳会减少重量,动摇了“燃素说”。
他发现了相变潜热,提出了比热理论,阐明了热和温度两个不同的概念; 对热学研究做出了巨大的贡献,他还利用自己的潜热理论帮助瓦特改进了蒸汽机。