热力学和统计物理学的发展45页PPT

1842年迈尔写了《论无机界的力》一文，从无中生有，有 有无不变的哲学思考提出了“力就是不灭的，能转化的、 无重量的客体”的结论。 1845年迈尔写了《与有机运动相联系的新陈代谢》一文， 进一步指出“力的转化与守恒定律是支配宇宙的普遍规 律”。并具体的考察了5种不同形式的力：①运动的力 （动能）；②下落力（重力势能）；③ 热；④磁、电（电 流）⑤化学力（化学能）。
功的概念起源于早期工业革命中工程师们需 要一个用来比较蒸汽机的效率的办法，在实践中 他们逐渐同意用机器举起的物体的重量与行程之 积来量度机器的输出，并称之为功。
能，首先是由托马斯 杨提出的，他在《自然 哲学讲义》中指出：产生运动所必要的功与这个 功所引起的能量成正比。
能量转化现象的普遍发现
18世纪到19世纪的初期，人们逐渐发现了自然想象之间的 普遍联系，科学家们开始以一种联系的观点去研究物理学， 从而为能量守恒定律的建立奠定了坚实的基础。
伽 利 略 验 温 器
温度计的制作和改进
一、定标 二、寻找合适的 测温物质
德国玻璃工华伦海特制成了第一支实用温度计——水 银温度计（华氏温标）。 瑞典天文学家摄尔修斯用水银作为测温物质，把水的 沸点定为100℃，冰的熔点定为0℃——摄氏温标。
量热学的发展
量热学的奠基人——彼得堡科学院院士赫曼认为，热是 按照体积均匀分配的，并取质量和温度的乘积作为物体 中热量的量度，提出了热量的公式：
像
学生团体而被捕并被学校开除，
1838年完成医学博士学位论文答
辩，获医师执照而开始行医。
1840年-1841年担任开往东印度
的荷兰轮船的随船医生。
迈尔的贡献
一般认为最早发现能量守恒定律的是德国人迈尔， 他从事有关能量守恒与转化问题的研究是从对生理 现象的分析开始的。 1841年7月迈尔写成了第一篇论文《论力的量和质的 确定》，指出机械运动、热、电等可以归结为一种 “力”（那是把能统称为“力”）的现象，按一定 规律相互转化。
热力学和统计物理学的发展
指导教师：仲扣庄 汇 报 人：李婷婷 学 号：81080108
内容导览
热现象的早期研究 热力学定律的发现 分子动理论的发展 统计物理学的建立
热现象的早期研究
一、蒸汽机的发明与改进 二、温度计的发明与改进 三、量热学的发展 四、热本质的认识
蒸汽机的发明与改进
公元一二世纪之间：埃及人希龙发明蒸汽动力旋转的玩 具。其we中lco包me含to了us利e 用the反se冲Po作we用rP和oin蒸t te汽m做pla功tes的, N物ew理思想。 1960C年on惠te更nt d斯es的ign助, 1手0 法yea国rs人ex巴pe本rien发ce明了带有活塞和气缸 的蒸汽机。 1698年英国托马斯 ·萨维里制造了人类历史上第一部可 以实际应用的蒸汽机 1705年托马斯 ·纽可门在总结萨维里蒸汽机和巴本蒸汽 机的基础上发明了空气蒸汽机。 1782年瓦特制造出了使高压蒸汽轮流地从两端进入气缸 推动活塞往返运动的蒸汽机，并增加了飞轮和离心调速 装置，从而非常接近现代的形式。
热本质的认识
18世纪
热是一种特殊的物 质，是“无重物质” 即“热质”
热是运动的表现
热质说的否定：
1798年，英籍物理学家伦福德在《关于摩擦生热的来 源的调研》一文中介绍了机械功生热的实验，得出结 论：热是物质的一种运动形式，是粒子振动的宏观表 现。 1799年，英国化学家戴维做了真空容器中两块冰摩擦 而熔解为水的实验，“热质守恒”的观点无法成立， 由此断言，热质是不存在的。 卡诺大胆纠正自己利用热质说建立的卡诺定理这一错 误，强烈支持热动说，以及在能量守恒定律确立之后， 热质说最终被否定。
式中m1、m2、……m n为均匀液体的质量，t1、t2……tn 为这些液体的起始温度，t为混合温度。
1757年英国化学家布莱克第一次慎重的提出，热和温度是两个不同的 概念。 热量：热的分量；温度：热的强度。 同质量而不同温度的两种物质混合在一起时，他们的温度变化是不相 同的，他把物质在改变相同温度时的热量变化叫做这些物质对热的 “亲和性”或接受“热的能力”。 伊尔文正式引进了“热容量”的概念，并测定了一些物质的比热容。 法国的拉瓦锡和拉普拉斯把一磅水升高或降低一摄氏度时所需要的热 作为热的单位，称作卡。 1777年制造了经典仪器——冰量热器。 1783年测定了一些物质的比热容，并发现物质的比热容在不同温度下 是略有差别的。
温度计的发明与改进
伽利略首先利用热胀冷缩的原理制作了验温计。 法国化学家詹 ·雷伊对伽利略验温计做了改进，他将伽利 略的玻璃泡倒转过来，直接用水的体积变化来表示冷热程 度。 意大利费迪南二世在此基础上继续改进，用啦封住管口， 在玻璃泡里装了染有红色的酒精，并且在玻璃管上标上刻 度，制成了具有现代形式的第一支温度计。
永动机的失败启示人们想到，自然界不允许人类 无中生有的获得能量，也就是说自然界中各种能量之 间存在着一定的转化关系。
1.德国的迈尔
罗伯特•迈尔（Robert
Mayer,1814-1878)迈尔，1814出
生于德国海尔布隆一个药剂师家
迈
庭，1832年进入蒂宾根大学医学
尔
系学习，1837年因参加一个秘密
例如：机械能 内能 磁
内能 电能 电
化学能
电能
第一类永动机
永动机是人们设想的一种理想机械，他在不消耗任何 燃料和动力的情况下，能源源不断地对外做功。
13世纪法国人亨内考 提出来的，也是早期 最著名的永动机。
达·芬奇也制造过永动机，同样得到失败的结果。 他经过仔细研究之后认为任何永动机的尝试注定要失 败的。他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索 何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！”随后人们提出 的各种各样的永动机在科学的检验下都失败了。
伦 福 德 像
法国物理学家卡诺
热力学定律的发现
能
热
热
量 守 恒 定
力 学 第 二 定
力 学 第 三 定
律
律
律
源自文库
的
的
的
确 立
建 立
建 立
守恒思想的 历史渊源
处于思辨时期 的古代哲学中 就存在守恒的 思想
16世纪的许多 哲学家认为“ 宇宙中运动量 是不灭的”
力学中的功和能
在经典力学的发展历程中，人们逐渐形成了 “功”和“能”的概念。