亥姆霍兹像.ppt

第四章经典热力学与统计物理学的建立热学现象初期研究的背景18世纪,由于资本主义在欧洲不断巩固和扩大,迎来了第一次产业革命。纺织、冶金、采矿、化工部门陆续实现了机械化,生产的机械化提出了对动力机械的需要,导致了蒸汽机的发明和使用,于是,如何提高蒸汽机的效率问题,促使了对热的本质和热与机械运动相互联系与转换规律的研究。,即认为热是一种看不见无重量的物质。英国化学家布莱克(JosephBlack,1728~1799)等人提出了热质(素)说。这种学说认为:热是一种流体,它可以渗透到物体中去并在热交换中从一个物体流向另一个物体;加热就是给一定物体增加热质,而冷却则是从该物体放出热质;尽管在热交换前后,热质在不同物体中的含量有所改变,但它们的总量是守恒的。:认为热是运动的表现弗兰西斯•培根率先提出:热是向外扩张而又受了限制的一种运动,热的精英和本质就是运动,并不是别的。波义耳认为钉子敲打之后变热,是运动受阻而变热的证明。笛卡尔认为热是物质粒子的一种旋转运动。胡克用显微镜观察火花,认为热是物体各个部分非常活跃和极其猛烈的运动。罗蒙诺索夫提出热是物质本身微粒的运动的理论。热本质的认识3.“热质说”的否定伦福德像§(CountRumford,英国)由钻头加工炮筒时产生热的现象,得出热是物质的一种运动形式。热之唯动说:伦福德伯爵本杰明·汤普森(1753—1814年)生于美国的马萨诸塞州的北沃本恩其人从小没受过什么教育,13岁时在一家小店当学徒,因自制焰火而发生爆炸,本人险些丧命。独立战争爆发时,他站在英国王室一边,反对美国独立。战争以美国人民的胜利告终,汤普森只好背井离乡,随英军来到英国。在英国没呆多久,汤普森就感到没劲,于1783年去了德国,在巴伐利亚选帝侯手下任要职。1790年,这位选帝侯准备封他为伯爵,请他自己定封号,汤普森选择了他妻子的出生地美国新罕布什尔州的伦福德作为封号,从此人们就叫他伦福德伯爵。1798年,伦福德在慕尼黑一家兵工厂监督大炮镗孔工作。他在一个偶然的机会发现,被加工的黄铜炮身在短时间内得到了相当多的热量,而被***刮削下来的金属屑的温度更高,超过了水的沸点。摩擦生热的实验促使他得出了热是一种运动的结论。他在《伦敦哲学学报》上发表文章说:“热不可能是一种物质的实体,它只可能是运动。”戴维(HumphreyDavy,1778-1829,英国化学家)伦福德的看法引起了正在新创办的皇家学院任教的戴维(1778—1829年)的兴趣,这位未来的大化学家当时只有21岁。他精心设计了一个更有说服力的实验以证实伦福德的观点:在一个绝热装置里,让两块冰相互摩擦,结果两块冰都融化了。虽然有些科学史家认为戴维的实验是不成功的,冰实际上是因为装置漏热才融化的,但当时人们确实认可了他的实验,并认为该实验是对伦福德实验的进一步深化。戴维1799年,戴维作了在真空容器中两块冰摩擦而融化的实验。按热质说观点,热量来自摩擦挤出的潜热而使系统的比热变小,但实际上水的比热比冰的还要大。伦福德和戴维的实验给热质说以致命打击,为热的唯动说提出了重要的实验证据。戴维