第十章2热和内能.docx

第十章2热和内能热传递两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说,热量从高温物体传到了低温物体。这样的过程叫做热传递。热传递有三种方式：热传导、热对流和热辐射（图1021）。图1021热传递的三种方式热和内能不仅对系统做功可以改变系统的热力学状态，单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态（图10.2-2）o所以，热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2,内能的增量AU=S-S就等于外界向系统传递的热量Q,即U=Q温度计热源图10.2-2外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义，所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。虽然做功和热传递都能引起系统内能的改变，但它们还是有重要区别的。做功时内能与其他形式的能，如内能与机械能、内能与电能等发生转化，而热传递只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。科学足迹探索热的本质热质说和热动说对于“热是什么”，历史上有两种不同的观点。一种是热的物质说（热质说），另一种是热的运动说（热动说）。F.培根、R.玻意耳、R.笛卡儿、R.胡克、I.牛顿、D.伯努利、M.B.罗蒙诺索夫等人根据摩擦生热等现象，认为热是粒子运动的表现，物体由于粒子的剧烈运动而发热。但在他们的时代，这个观点缺乏足够的实验证据。与此对立的另一种看法是热质说。它认为，热是一种流质，名为热质，可以渗入一切物体，不生不灭，没有重量。一个物体是冷还是热，取决于其中所含热质的多少。热质说可以解释当时观察到的大部分热学现象：物体温度的变化是因为吸收、放出了热质，热传递是热质的流动与传播，热膨胀是由于热质粒子之间的排斥，等等。但是，热质说无法解释伦福德的大炮钻孔实验。在伦福德的时代，炮筒是在铁柱中钻孔制成的。伦福德的实验英籍科学家本杰明汤普森（B.Thompson,又名伦福德,Rumford,17531814）在德国慕尼黑兵工厂进行大炮钻孔加工时，发现钻头与钢铁的摩擦能产生大量的热。按照热质说，钻头越锋利，铁屑切得越小，它们能保存住的热质就越少，释放的热质就越多，用来冷却的水沸腾得也就越快。然而，伦福德注意到，在钻头已经变钝时照旧要产生大量的热。不但如此，他发现在钻孔加工中热量似乎是取之不尽的。伦福德进行了反复的观察和实验，终于在1798年公布了他的研究成果。他明确指出：在这些实验中被激发出来的热，除了把它看做“运动”之外，似乎很难看做其他任何东西。然而，事情并不简单。伦福德的实验无法进行定量测量，因此他的实验的说服力大打折扣。到了19世纪40年代，英国科学家焦耳以定量的实验为热动说的胜利画上了句号。与伦福德同时代的英国化学家戴维（H.Davy,17781829）,也通过实验否定了热质说。请你查找资料，向同学们描述戴维的实验。问题与练习1 .下列事件中，物体的内能怎样改变（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）？（1）壶里的水被加热而温度升高；2 2）一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。2.铅弹以速度v=200ms射入木块后停在木块中，木块没有移动。增加的内能的80%使铅弹的温度升高，铅弹温度升高多少？