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能量守恒定律的正确说法是

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:能量守恒定律、细胞学说和进化论被人们合称为l9世纪自然科学的三大发现。能量守恒定律共有三种不同的表述方法,它们虽然在理论上是相通的,却鲜明地呈现出了人类认识和揭示自然的发展历程。据说,能量守恒定律最先是一位被视为“疯子”的医生发现的,他的名字叫迈尔,是德国人。能量守恒定律在不同的领域具有不同的表达形式。能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。

能量守恒定律、细胞学说和进化论被人们合称为l9世纪自然科学的三大发现。能量守恒定律共有三种不同的表述方法,它们虽然在理论上是相通的,却鲜明地呈现出了人类认识和揭示自然的发展历程。科学家们正是抱着更加直观深刻,更加接近客观规律的严谨心态,一步一步触摸到了真理的神秘面纱

能量守恒定律已经被世人普遍认可和接受,它不但揭示了客观世界中的规律,还对人们的实践活动做出了科学的指导。那么这一伟大的定律是谁发现的呢?

一、能量守恒定律的发现

据说,能量守恒定律最先是一位被视为“疯子”的医生发现的,他的名字叫迈尔,是德国人。迈尔对待事物的态度非常认真,甚至达到了事必躬亲的地步。在他的一次行医过程中,迈尔最先发现了能量转移的问题,并写了一篇《论无机界的力》的论文,但《物理年鉴》拒绝发表他的文章。看到自己的研究发现得不到重视,迈尔只好到处演说他的新发现,这一举动不但没有引起当时物理界的关注,迈尔还被人们误以为是“疯子”,甚至自己的家人也请来医生为他诊断。迈尔最终选择了离开这个不肯接受和理解他的世界,自杀了。

焦耳

迈尔的自杀是令人惋惜的,同时也是科学界的一大损失。但令人庆幸的是,经过后人的努力,他的发现终于被人们认可和接受了,而这个人就是伟大的英国科学家——焦耳。

焦耳是一边经营父亲的啤酒厂,一边进行科学研究的。l840年,焦耳发现了焦耳定律,即:通电导体所产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻和通电时间成正比。随后,他又发现了无论化学能还是电能所产生的热都相当于一定的功,并在剑桥举行了学术会议,宣布:“自然界的能是不能毁灭的,哪里消耗了机械能,就会得到相当的热。”但当时并没有哪一位科学家能够理解和认可他的发现。焦耳并没有因此而心灰意冷、一蹶不振,回家后,焦耳继续开始他的实验研究。几年过后,焦耳带着自己的新设计来到了英国科学协会的会议现场,在焦耳的苦苦恳求下,他当场演示了自己的新实验,并提出“机械能是可以定量地转化为热的”。

汤姆孙对焦耳的实验表示质疑,回家后,他也开始找资料,做实验。意外的是,他竟然找出了迈尔当年在一家很小的医学杂志上发表的论文,其内容和焦耳的实验结果完全一致。于是,汤姆孙找到焦耳,两个人一起合作,并肩研究,终于在l853年,精确表述了能量守恒定律。

二、能量守恒定律的内容

能量守恒定律是指:能量既不会凭空产生,也不会凭空消灭,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。对于这一概念,我们具体可以从以下三个方面来理解:

(l)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能,分子运动具有内能,电荷的运动具有电能,原子核内部的运动具有原子能等。

(2)不同形式的能量之间可以相互转化:摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能,烧沸腾的水会将水壶盖顶起是内能转化为机械能,电流通过电热丝做功将电能转化为内能等,这些转化过程都是通过做功完成的。

(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等。

能量守恒定律在不同的领域具有不同的表达形式。在热力学上,能量守恒定律就是热力学第一定律;还有一种表述是“根据能量守恒定律,永动机是永远造不出来的”。无论哪种表述,它们站在科学的角度,都是等价的。它们反映了人类在不同的认识阶段,其表述也不尽相同,但有一点我们可以发现,随着认识的不断深刻,关于能量守恒定律的表述也更加精确。经过无数次的检验之后,能量守恒定律“很快就成为全部自然科学的基石,特别是在物理学中,每一种新的理论首先要检验它是否跟能量守恒定律相符合”。

能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,从日常生活到工程技术和科学研究,从原子核内部结构到宇宙天体,只要有能量转化,就一定遵循能量守恒定律。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的,可以毫不夸张地说,能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

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