Question

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熱的本質(zhì)的認(rèn)識過程

　　人們已在實踐中熟悉了摩擦生熱．但摩擦為什么會生熱？熱是什么？人們很久也沒有弄清楚，在古代就對熱有兩種不同的看法，一種把熱看成是一種特殊物質(zhì)，一種認(rèn)為熱是物質(zhì)的某種運(yùn)動形式．

　　17世紀(jì)以后，多數(shù)人根據(jù)摩擦生熱的現(xiàn)象，認(rèn)為熱是一種特殊的運(yùn)動形式，不少物理學(xué)家都相信這一點(diǎn)，但是這種看法由于缺乏精確的實驗根據(jù)，還不能形成科學(xué)的理論．

　　到了18世紀(jì)，對熱的研究走上了實驗科學(xué)的道路．把熱看成是一種特殊物質(zhì)的熱質(zhì)說，由于能夠解釋某些實驗結(jié)果，因而在當(dāng)時獲得了承認(rèn)．熱質(zhì)說將熱看成一種沒有質(zhì)量或不可稱量的流質(zhì)－－熱質(zhì)．它不生不滅，存在于一切物體之中，物體的冷熱程度，決定于其中所含熱質(zhì)的多少，熱質(zhì)說對摩擦生熱的解釋是，摩擦并沒有改變熱質(zhì)的總量，但物質(zhì)在摩擦?xí)r比熱容降低了，因此摩擦可以使物體的溫度升高．

　　1798年，英國學(xué)者倫福德(1753－1814)在從事槍炮制造時，發(fā)現(xiàn)鉆孔鉆下的金屬屑具有極高的溫度，用水來冷卻時，甚至可以使水沸騰．他懷疑金屬屑具有極高溫度是不是由于比熱容降低造成的，倫福德在他的筆記中寫道，由摩擦所生的熱，來源似乎是無窮無盡的，要用熱質(zhì)說解釋摩擦生熱現(xiàn)象，鉆下的金屬屑的比熱容要改變很大才行，于是他設(shè)計并做了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)鉆下的金屬屑的比熱容在摩擦?xí)r并沒有降低．根據(jù)實驗結(jié)果，倫福德斷言熱質(zhì)說不足為信，應(yīng)當(dāng)把熱看成是一種運(yùn)動形式，熱質(zhì)說的傳統(tǒng)地位開始動搖了．

　　1799年，英國的戴維做了更加嚴(yán)格的實驗．他在0℃以下的露天里，在抽成真空的玻璃罩內(nèi)，使金屬輪子和盤在鐘表裝置的帶動下相互摩擦，結(jié)果使金屬盤上的蠟熔化了．在這個實驗中，熱不可能是由周圍物體傳遞給蠟的，而且倫福德的實驗已經(jīng)證明，金屬也不會由于比熱容的降低而放熱，那就只能是由于摩擦生熱使蠟粒子的運(yùn)動加快了．戴維的實驗有力地打擊了熱質(zhì)說．

　　此后，科學(xué)家進(jìn)一步研究了熱和做功的關(guān)系，特別是英國科學(xué)家焦耳做了大量實驗，定量的研究了熱和功的關(guān)系，證明做了多少機(jī)械功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化成與熱相關(guān)的能量．焦耳的工作，表明熱不是一種特殊物質(zhì)，同時為能量守恒定律奠定了基礎(chǔ)．

　　能量守恒定律的建立，徹底否定了熱質(zhì)說，同時為分子動理論的發(fā)展開辟了道路．經(jīng)過科學(xué)家的長期研究，關(guān)于熱是一種運(yùn)動形式的設(shè)想，終于成為公認(rèn)的真理．人們認(rèn)識到：宏觀的熱現(xiàn)象原來是物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動的表現(xiàn)，物體內(nèi)部的能量就是物體的內(nèi)能，熱量不是表示物質(zhì)所含“熱質(zhì)”的多少，而是表示在熱傳遞過程中傳遞的能量的多少．

(1)早先人們對熱的認(rèn)識存在幾種看法？

(2)英國學(xué)者倫福德對用熱質(zhì)說解釋摩擦生熱現(xiàn)象時做出了怎樣的猜想？他是采用什么方法來驗證自己的猜想的？

(3)支持熱是一種運(yùn)動形式的重要理論基礎(chǔ)是什么？

Answer 1

答案：
解析：

(1)兩種熱質(zhì)說，熱是一種運(yùn)動形式 (2)要用熱質(zhì)說解釋摩擦生電現(xiàn)象，鉆下的金屬屑的比熱容要改變須大才行；通過突然就證實猜想不對 (3)能量守恒定律的建立