热力学发展史探讨.ppt

;§1 热机的发展和热现象的研究 §2 热力学第一定律的建立 §3 热力学第二、三定律的建立 §4 分子运动论的发展概述; 十七世纪以前，人们对热现象已有了一些认识和经验，并在生活中得到广泛应用，但由于缺乏量的概念和实验手段，热学长期未能从生活中独立出来形成一门科学。;第一节; 1695年，荷兰物理学家惠更斯的学生和助手—法国人巴本（1647-1714）第一个发明了汽缸有活塞的蒸汽机，用以取水和推磨。;——英国皇家工程队的军事工程师发明第一台用于生产的蒸汽机; 1712年英国的铁匠—纽科门（1663-1792）制造了一个 具有价值的工作机，用于供水、取出矿井中的积水和灌溉。 十八世纪中期。对纽科门的热机进行根本改革的是英国人瓦特（1736-1819）。1757年瓦特在格拉斯哥大学当仪器修理工。1763年当他修理一台纽科门机时发生了浓厚的兴趣，并增加了冷凝器，可保持汽缸高温而提高了效率，减少了热量的消耗。1769年获专利。1782年瓦特又制造了双冲程蒸汽机，后又加上了飞轮和离心调速器，逐步达到完善。; 蒸汽机从开始出现到最后完善经历了大约一百年，对社会生产和人类生活产生了巨大的影响。 1807年美国人富而顿（1765-1815）在纽约制造了第一艘客船“clermonf”号。1814年英国煤矿工人斯蒂芬森（1781-1848）制造了第一台蒸气机车，1825年被应用于火车和铁路。英国成为当时世界工业最发达的国家，形成了第一次世界技术革命—蒸气时代。1842年法国、德国和意大利的资产阶级革命动摇了欧洲封建统治和农奴制度。恩格斯说：“蒸汽机是一个真正的国际的发明，而这个事实又证明了一个巨大的历史性进步。”; 人类在很早就有懂得了用感觉来比较冷热，比如在中国古代冶铁中要掌握“火候”（即温度的高低），直到今天用感觉判断温度的方法还用在手工业铸造中。随着科学技术的发展，人们的生活领域不断扩大，需要对冷热程度给出精确的定量描述，于是刺激了计温学的发展，即温度计的制作： 1、温标，如冰水混合物为摄氏 0o；2、测温质，如水银、酒精、气体（物质热膨胀规律研究）；; 1653年意大利的一位公爵费迪南二世制造了??个所谓的温度计，在玻璃管中装入酒精，管壁刻上度数，上端封口。1659年法国的天文学家伊斯梅尔·博里奥制造了第一个用水银做测温物质的温度计，还做了气温记录。; 德国格里凯最早提出在温度计的刻度上标出定点的人之一，他以马德堡市初冬和盛夏为定点温度。 1688年道伦斯提出以冰的温度和黄油溶解时的温度为固定点。 1694年惠更斯提出以水结冰和沸腾时的温度为固定点等。 法国物理学家阿蒙顿（1663-1705）改进了伽利略的温度计，建立了气压的改变正比于温度差的定律：; 1709年荷兰的玻璃工人华伦海特（1688-1736）制造出世界上第一个温度计。他选水、冰、食盐、和氨水混合平衡时的温度为零度，冰点为32度，水在常压下沸腾为212度，又在冰点与沸点之间分为180等份，一等份为1度，这就是世界上第一个温标—华氏温标，这是热学发展的一个重要标志。;1742年瑞典天文学家摄尔修斯（1701-1744）制定了以他的名字命名的摄氏温标。温标以冰点为0度，一个大气压下沸点为1000C，从0点到沸点分为100等份，一等份为10C。 此处还出现了法国列缪尔（1683-1757）的列氏温标。剧统计，到1779年约有19种温标。现在常用的只有3种，即华氏、摄氏、列氏。英、美用华氏最多，列氏在德国用的最多，法国摄氏占优势，而科学界普遍采用摄氏。; 18世纪初，欧洲的工业比较发达，许多生产部门如蒸汽机的研制和使用、化工、铸造都涉及到热量问题，但当时人们对温度和热量这两个基本概念还混淆不清，往往把温度看作热量，因而阻碍了热学的发展。; 在十八世纪前半期，温度的测量和热量的测量还没有被科学界区别来开。;同年，俄国彼堡科学院院士李赫曼（1711-1753）认为热量在物体内是按体积（或质量）均匀分配的，所以他把物体的m和温度t的乘积mt为热量的定义，确定两个温度不同的物体的混合后的温度为：; 后来英国化学家布拉克（1728-1799）用实验重新审查了李赫曼的设想。他主张将热和温度两个概念分别称为“热的量”和“热的强度”。他在研究热传导时发现，同重量而不同温度的两种物质混合在一起时，它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的“对热的亲和性”、“接受热的能力”，并由此提出了“比热”概念。后来他的学生伊尔文引进了“热容量”概念，并仔细地测量了一些物质的比热。几乎在同一时期，瑞典的维尔克也进行了量热学的研究，他通过出质量相等的水和冰在熔解温度下混合时