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还是能量

2019-09-11 02:31
热是物质,还是能量 瀑布飞流直下,激起晶莹的水花,映着阳光,现出五颜六色的彩虹。一个青年人拿着一支温度计,一会儿急急跑上瀑布的源头,一会儿又跑到瀑布的脚下,忙忙碌碌地不知在做什么? 这个青年人就是詹姆斯•普雷斯各•焦耳,后来成为英国大物理学家。他正在测量瀑布顶端和底部的水温,为了证实他的一个想法。 焦耳出生在一个啤酒酿造商的家庭里,少年时代勤奋好学,喜欢思索问题。上学以后,他受到教师——著名化学家道尔顿的影响,更加热爱科学实验,有了问题,总想通过实验求得解决。在焦耳生活的那个时代,人们普遍认为,热是包含在物体中的一种物质,物体的温度越高,包含的热越多。这种关于热的本质的学说,叫“热质说”。根据“热质说”,可以解释热从温度高的物体传导到温度低的物体的现象,就是说:热质从温度高的物体流到温度低的物体中去了。但是,假如“热质”是一种包含在物体里的物质,那么两个本来没有热质的物体互相摩擦,温度会升高,也就是摩擦可以生热,它们的“热质”是从哪里来的呢?这一点,用“热质说”就解释不通了。因此,一些人产生了怀疑,他们认为,热不是一种物质,而是能量的一种形式。焦耳就是这样想的。早些时候,人们已经注意到,电流通过导线,有热放出来。焦耳想:在这个现象里,热量是和电流导体、时间这样几个因素联系在一起的。它们相互之间有些什么关系呢?焦耳做了许多实验来分析它们的关系。他发现,电流强,发出的热量就多,热量和电流强度的平方成正比;导体的电阻大,通电的时间长,发出的热量也多,热量和电阻、时间也成正比。经过多次测量,焦耳把热量和电流、电阻、时间的关系归纳成为一个公式。第二年,俄国一位名叫楞次的物理学家,也发表了这个公式。所以这个公式就被命名为焦耳——楞次定律。 焦耳——楞次定律说明热不是一种物质,而是一种能量。电流通过导体可以生热,那是电能转化成为热能;摩擦可以生热,压缩气体也可以生热,那是机械能转化成为热能。既然这样,是不是所有的能都可以转化成为热能呢?焦耳想到:高处的水,是有一定的热能,落到底下,热能转变为动能,如果能量都可以转化为热能的话,那么,这些能量冲击岩石后应转变为热能,水温应该升高。他在瀑布的上下忙来忙去测量水温,就是为了验证这个想法是不是正确。

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