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電子體溫計(jì)怎么調(diào)回?cái)z氏度 電子體溫計(jì)怎么調(diào)華氏和攝氏( 三 )

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在區(qū)分了溫度和熱量的概念之后，我們進(jìn)一步還是要問(wèn)，溫度的本質(zhì)是什么？熱量的本質(zhì)又是什么？
自古以來(lái)對(duì)熱的本質(zhì)的看法大體上可歸納為兩類：熱質(zhì)說(shuō)和熱動(dòng)說(shuō) 。熱質(zhì)說(shuō)認(rèn)為熱是一種特殊的物質(zhì)，稱為“熱質(zhì)”，是由沒(méi)有重量的微粒組成（跟“光子”一樣），可以從一個(gè)物體流向另一個(gè)物體，其數(shù)量是守恒的；熱動(dòng)說(shuō)則認(rèn)為熱是組成物質(zhì)的原子運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，今天我們知道熱動(dòng)說(shuō)是更加正確的（我之所以說(shuō)更加正確，而不說(shuō)熱質(zhì)說(shuō)是錯(cuò)誤的，因?yàn)榭茖W(xué)發(fā)展到今天給我們的教訓(xùn)就是，永遠(yuǎn)要保持謙虛和可能被推翻的態(tài)度，所有的理論都只是在目前看來(lái)是正確和好用的，并不代表我們就已經(jīng)掌握了真理） 。在18世紀(jì)之前，牛頓、胡克、培根、笛卡爾主張熱動(dòng)說(shuō)，伽利略則傾向熱質(zhì)說(shuō) 。由于布萊克在量熱學(xué)方面的成就加強(qiáng)了人們關(guān)于“熱量守恒”的信念，從1780年代開(kāi)始，幾乎整個(gè)歐洲都相信了熱質(zhì)說(shuō) 。
歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，倫福德伯爵為“熱動(dòng)說(shuō)”提供了有力佐證
然而，熱質(zhì)說(shuō)很快就受到了挑戰(zhàn) 。英國(guó)的倫福德伯爵在1797年到慕尼黑兵工廠監(jiān)制大炮膛孔工作，1798年1月25日在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)作報(bào)告說(shuō)：“我發(fā)現(xiàn)，銅炮在鉆了很短一段時(shí)間后，就會(huì)產(chǎn)生大量的熱；而被鉆頭從大炮上刮削下來(lái)的銅屑更熱（像我用實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的，發(fā)現(xiàn)它們比沸水還要熱） ?！?br /> 在今天從熱動(dòng)說(shuō)的觀點(diǎn)看，這是由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)（摩擦）的能量轉(zhuǎn)換到了銅原子的振動(dòng)能量，也就是“熱” 。布萊克發(fā)現(xiàn)潛熱以后，主張熱質(zhì)說(shuō)的人對(duì)摩擦生熱現(xiàn)象是這樣辯解的：在摩擦的過(guò)程中物體的比熱減小，且從物體內(nèi)部擠壓出來(lái)的潛熱溢于表面 。倫福德繼續(xù)做的大量實(shí)驗(yàn)使人相信，只要摩擦長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)下去，便可愈來(lái)愈多、甚至于無(wú)限多地產(chǎn)生出熱量來(lái) 。這一點(diǎn)是熱質(zhì)說(shuō)怎樣也無(wú)法解釋的 。戴維做了兩塊冰的摩擦實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中冰在摩擦中慢慢融化為水，然后溫度上升 。在此過(guò)程中“熱質(zhì)”不可能從外邊跑進(jìn)去，冰融化時(shí)吸收潛熱，而不是潛熱從冰里被擠出來(lái) 。
倫福德伯爵的大炮鉆孔實(shí)驗(yàn)裝置
盡管倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)和提出的論據(jù)如此充分，他們的觀點(diǎn)并沒(méi)有被廣泛接受 。與此同時(shí)，熱學(xué)理論在“熱質(zhì)說(shuō)”這個(gè)軀殼內(nèi)繼續(xù)發(fā)展著其積極的一面：1818年前后，拉普拉斯和泊松用微積分為熱質(zhì)說(shuō)建立起一套精致的數(shù)學(xué)分析表述，并由此得到聲速公式，日后為克勞修斯所借鑒，成為現(xiàn)今熱力學(xué)里的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)表述；此外，1824年卡諾用熱質(zhì)說(shuō)的觀點(diǎn)論證了著名的卡諾定理，盡管他對(duì)熱質(zhì)說(shuō)是有懷疑的，且想接受熱動(dòng)說(shuō) 。當(dāng)時(shí)人們對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)還很不清楚，卡諾不明白，在他的熱機(jī)的活塞和汽缸這類固體物質(zhì)中，原子是否接觸在一起 。若是接觸，為什么它們的熱振動(dòng)不因摩擦而衰減？若不接觸，它們是怎樣固結(jié)在一起的？
可見(jiàn)，人們不能立即接受熱動(dòng)說(shuō)，是因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展的階段里時(shí)機(jī)尚不成熟 。而倫福德和戴維的科學(xué)觀點(diǎn)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于他們同時(shí)代人，成為發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的先驅(qū) 。
焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)（槳葉攪拌）
真正建立能量守恒定律、徹底擊潰熱質(zhì)說(shuō)、使熱動(dòng)說(shuō)確立在堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的科學(xué)家是大名鼎鼎的焦耳 。焦耳的工作起始于電流的熱效應(yīng)，在1841年發(fā)表了初中大家都學(xué)過(guò)的電學(xué)中的焦耳定律 。但焦耳最為重要的工作是在1840-1849年通過(guò)磁電機(jī)實(shí)驗(yàn)、槳葉攪拌實(shí)驗(yàn)等等原理不同的實(shí)驗(yàn)不下400余次，精確測(cè)量了熱功當(dāng)量——多少機(jī)械功能使1g純水升高1℃，所有實(shí)驗(yàn)均指向同一個(gè)數(shù)值：4.154焦耳 。這說(shuō)明熱的本質(zhì)與機(jī)械功是相同的，熱是一種能量 。1850年，克勞修斯發(fā)表《關(guān)于我們稱為熱的這種運(yùn)動(dòng)》，把焦耳的實(shí)驗(yàn)總結(jié)成了熱力學(xué)第一定律，又基于熱動(dòng)說(shuō)重述了卡諾定理，總結(jié)為了熱力學(xué)第二定律（克勞修斯表述，也就是本文開(kāi)始的那段話） ?，F(xiàn)代熱力學(xué)從此真正建立了 。

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