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1、,第8章热的本质是什么?由于自然的冷暖给人体的感觉和春夏秋冬四季的交替变化人类很早就关注热现象,企图揭示热的本质和根源以及热运动的规律。一切与温度有关的物理性质的变化统称为热现象。构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动称为热运动。经过大量的科学实验,总结出以能量守恒定律和熵增加原理为核心的热力学理论。,8.1从蒸汽机的发明到能量转化和守恒定律的建立热动力机械研制的艰难历程二能量转化和守恒定律的建立,8.1从蒸汽机的发明到能量转化和守恒定律的建立火的利用和控制,是人类第一次支配了自然力,使人类文明大大前进了一步,同时,它也是对热现象认识的开端大约180万年前人类已经开始使用火,早在西周初
2、期,我们的祖先就已掌握降温术和高温术。温度计还没有发明以前,古人在冶炼金属的实践中,创造了通过观察火候和火色来判别温度高低的方法。关于热动力的认识和利用,早在唐代就开始了。宋代制成了用火药喷射推进的火箭它是近代火箭的始祖,被世界所公认。,热动力机械研制的艰难历程约公元62年前后古希腊亚力山大里亚的希罗发明了一种汽转球它是由一个空心的球和一个装有水的密闭锅子以两个空心管子连接在一起,在锅底加热使水沸腾变成水蒸气后由管子进入到球中,最后水蒸气会由球体的两旁喷出并使得球体转动他开创了热动力应用的先河。,热动力机械研制的艰难历程1712年,英国工程师托马斯纽科门发明了大气压活塞式菜汽机这台机器具有汽缸
3、与活塞,在工作时,先把蒸汽导入汽缸,这时汽缸停止供汽而汽缸内进水,蒸汽便遇冷凝结为水使汽缸内气压迅速降低,就可以使水吸上来。之后再把蒸汽导入汽缸进行下一个循环它热效率低,燃料消耗量大,热动力机械研制的艰难历程1763年,詹姆斯瓦特分析了纽科门蒸汽机的缺陷,决意制造台更好的蒸汽机在1769年制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机。这种菜汽机比纽克曼的蒸汽机可节省75%的燃料。以后又经过多次改进使其更实用,热动力机械研制的艰难历程1807年,美国人富尔把瓦特的茶汽机装在轮船上,从此,航运中的帆船时代结束了。1814年,英国人史蒂芬把瓦特的蒸汽机装在火车上,陆路运输的新时代开始了19世纪三、四十年代,蒸汽
4、机在欧洲和北美被广泛釆用,开启了“蒸汽机时代蒸汽机的研制推动热力学理论和热工程技术的不断发展。,能量转化和守恒定律的建立1801年戴维发现了电流的化学效应1820年奥斯特发现了电流的磁效应;1821年塞贝克发现了温差电现象;1831年法拉第发现了电磁感应现象;1843年焦耳发现了电流的热效应。到19世纪40年代,已到了把整个链条的各个分立的环节连成一体来建立能量守恒定律的时候了。在这种情况下,不同国家的十几位科学家以不同的方式,各自独立地提出了能量守恒定律。其中以迈尔、焦耳、亥姆霍兹的工作最有成效,能量转化和守恒定律的建立1840年迈尔发现身处热带的人比身处温带的人静脉的血更鲜亮。促使他思考身体内食物转化为热量以及身体能够做功这个事实。从而得出结论,热和功是能够相互转化的。1842年,迈尔用一匹马拉机械装置去搅拌锅中的纸浆,比较了马所做的功与纸浆的升温,给出了热功当量的数值1842年3月,迈尔发表关于无机界的力的看法第一次提岀热功当量的概念。,能量转化和守恒定律的建立为了弄清热与功的关系,焦耳从1840年起做了近40年的实验用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高实验表明热和功是能量传递与转换的两种不同形式,并可以一定的当重物重物量关系相互转换。搅拌叶片,
