2. 液化的方法分为:降温.压缩体积两种方法 ⑴降温液化: ①雾与露的形成 (空气中水蒸气遇冷液化成雾状小水珠,附在尘埃浮在空中.形成“雾 ,附在草木.聚成“露 ) ②冬天.嘴里呼出“白气 .夏天.冰棍周围冒“白气 .(水蒸气遇冷液化成雾状小水珠) ③冬天.窗户内侧常看见模糊的“水气 .(屋内水蒸气遇到冷玻璃液化成小水珠) ④牙医在为病人检查牙齿时.将检查用的小镜子在酒精灯上稍微烤一下.然后放入口腔中.(防止口腔内的水蒸气遇冷液化成小水珠附在镜面上) ⑵压缩体积液化: ①在常温下.将石油气压缩放入钢瓶中.以液态石油气的形式保存. ②“长征 火箭的燃料和助燃剂分别是:压缩成的“液态氢 和“液态氧 . 液化放热: ①北方的冬天.在室内暖气管道中通以灼热的水蒸气来取暖.最后在管道另一头回收到的是水.(水蒸气液化成水放出大量热) ②1000C的水蒸气比1000C的水更容易烫伤人体.(1000C的水蒸气液化成1000C的水要放热) 例题4 下列关于影响液体蒸发快慢因素的说法中.错误的是( ) (A)液体质量越多.蒸发越快 (B)液体温度越高.蒸发越快 (C)液体表面积越大.蒸发越快 (D)液体表面附近空气流动得越快.蒸发越快 例题1 [2006孝感]下列现象中不可能出现的是 ( ) A.潮湿的夏天.从冰箱里取出的鸡蛋会“冒汗 B.在有风的夏天.人游泳后刚从水中出来会感觉到“冷 C.冬天.戴眼睛的人刚从室内走到室外时.镜片上会出现小水珠 D.冬天的早晨.屋顶上常常会有一层霜 例题2 [2006福州]室内温度为200C.此时用浸有少量酒精的棉花裹在温度计的玻璃泡上.随着酒精的迅速蒸发.图5中哪幅图正确反映了温度计读数随时间的变化( ) 例题3 [2006广州]下列现象中属于液化现象的是 ( ) A.加在饮料中的冰块化为水 B.晒在太阳下的湿衣服变干 C.刚从冰箱拿出的冰棍周围冒出“白气 D.冰箱冷冻室内壁出现白色的“霜 例题4 [2006江西] “缥缈的雾.晶莹的露.凝重的霜.轻柔的雪.同样的水分子.装扮着我们生活的时空 .这是一首描述物理现象的抒情诗.对这首诗中所描述的物理现象理解正确的是( ) A.“缥缈的雾 是汽化现象 B.“晶莹的露 是液化现象 C.“凝重的霜 是凝华现象 D.“轻柔的雪 是熔化现象 例5 [2006广州]水沸腾过程中水的温度_ (选填“升高 .“下降 或“不变 ).该过程水 (选填“吸热 .“放热 或“不吸热也不放热 ).标准大气压下.酒精的熔点是-117℃.沸点是78℃,水银的熔点是-39℃.沸点是357℃.你认为要测沸水的温度应选用_ 温度计.液体温度计是利用液体_ 的性质来测量温度的. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

物质从固态变成液态叫
熔化
熔化
 (要
热),从液态变为固态叫
凝固
凝固
 (要
热).固体分为
晶体
晶体
非晶体
非晶体
,它们的主要区别是:
晶体
晶体
有一定的
熔点
熔点
,而
非晶体
非晶体
没有.
物质由液态变为气态叫
汽化
汽化
 (要
热),其有两种方式:
蒸发
蒸发
沸腾
沸腾
.它们区别是:
沸腾
沸腾
是在一定的温度下发生的,在
液体
液体
表面和
内部
内部
同时发生的剧烈的
汽化
汽化
现象,而
蒸发
蒸发
是在任何温度下发生的,只在
液体
液体
表面发生的缓慢的
汽化
汽化
现象.要使气体液化有两种方法 一是
压缩体积
压缩体积
,二是
降低温度
降低温度
,大自然中的雾、露、雨、云、“白气”等均属
液化
液化
现象.物质从固态直接变为气态叫
升华
升华
 (要
热),从气态直接变为固态叫
凝华
凝华
 (要
热),大自然中的霜、雪、窗上的冰花、雾凇等均属
凝华
凝华
现象.

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人教版第四章  物态变化 复习提纲

一、温度计

1、温度:表示物体的冷热程度。

2、摄氏温度:温度计上的字母C或℃表示的是摄氏温度。

摄氏温度的规定:在一个标准大气压下冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度,0℃和100℃之间分成100等份,每等份代表1℃

3、温度计:测量温度的工具。

①原理:常用温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的。

②常用温度计种类:

A、实验用温度计:量程一般为-20℃—110℃,分度值为1℃,所装液体一般为水银或酒

B、寒暑表:量程一般为-30℃—50℃,分度值为1℃,所装液体一般为煤油或酒精。

C、体温计:量程为35℃—42℃,分度值为0.1℃ ,所装液体为水银。结构特点:玻璃泡和直玻璃管之间有一段非常细的缩口。体温计离开人体后缩口处的水银断开,直玻璃管内的水银不会退回玻璃泡内,这样体温计离开人体后仍然表示人体的温度。但是每次使用之前,应当把体温计中的水银甩下去(其他温度计不用甩)。刻度部分制成三棱柱形是利用放大镜原理。

③温度计的使用方法:

  1. 使用之前应观察它的量程和分度值。
  2. 使用时,温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。
  3. 温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍侯一会儿,待温度计的示数稳定后再读数。
  4. 读数时温度计的玻璃泡继续留在液体可,视线要与温度计中液柱的上表面相平。

4、利用标准点法求正确温度

对刻度模糊的温度计和刻度不标准的温度计,根据它们的读数或水银柱的变化来确定正确的温度比较困难,可采用标准点法来确定正确的温度。其步骤为:A、确定标准点及其对应的两个实际温度;B、写出两标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的实际温度的变化;C、写出待求点与其中一个标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的待求温度与一个实际温度的变化;D、利用温度变化与格数变化或长度变化之比相等列出比例式;E、根据题意求解。

二、熔化和凝固

⑴、熔化

1、定义:物质从固态变成液态的过程叫做熔化。

2、固体分晶体和非晶体两类:有确定的熔化温度的固体叫晶体。常见的晶体:海波、冰、石英、水晶、食盐、明矾、萘、各种金属。没有确定的熔化温度的固体叫非晶体。常见的非晶体:松香、玻璃、蜂蜡、沥青等。

3、晶体的熔化:

①晶体在熔化过程中保持在一定的温度,这个温度叫熔点。

②晶体熔化的条件:温度达到熔点,继续吸热。

③晶体熔化的特点:晶体在熔化过程中吸热温度保持不变。

4、非晶体的熔化

①非晶体在熔化过程中没有一定的温度,温度会一直升高。

②非晶体熔化的特点:吸热,先变软,然后逐渐变稀成液态,温度不断长升高,没有固定的熔化温度。

⑵、凝固

1、定义:物质从液态变成固态的过程叫做凝固。

2、凝固点:液态晶体在凝固过程中保持一定的温度,这个温度叫凝固点。

3、液态晶体的凝固:液态晶体在凝固过程中放热温度保持不变。同一种物质的熔点就是它的凝固点。

4、非晶体的凝固:非晶体在凝固过程中没有一定的凝固点,温度会一直降低。

⑶、物体在熔过程中要吸热,在凝固过程中要放热,熔化和凝固互为逆过程。

⑷、温度为熔点的物质既可能是固态、液态,也可能是固液共存状态。

⑸、晶体和非晶体的异同

晶体

非晶体

相同点

状态

固体

固体

熔化过程

吸热

吸热

凝固过程

放热

放热

不同点

熔化过程中的温度

保持主变

不断升高

凝固过程中的温度

保持不变

不断降低

熔点和凝固点

熔化条件

温度达到熔点;继续吸热

持续吸热

凝固条件

温度达到凝固点;继续放热

持续放热

三、汽化和液化

1、汽化

①定义:物质从液态变为气态的过程叫汽化。

②汽化的两种方式:沸腾和蒸发

③沸腾:

A、沸腾是在一定温度下在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。

B、沸点:液体沸腾时的温度叫沸点。不同的液体沸点不同;同一种液体的沸点还与上方的气压有关系。

C、液体沸腾的条件:一是温度达到沸点,二是需要继续吸热。

D、液体沸腾时吸热温度持在沸点不变。

④蒸发

  1. 蒸发是在任何温度下且只在液体表面发生的汽化现象。

B、发快慢的因素:液体的温度越高蒸发越快;液体的表面积越大蒸发越快;液体表面上的空气流动越快蒸发越快。

C、蒸发的特点:在任何温度下都能发生;只发生在液体表面;是一种缓慢的汽化现象;蒸发吸热。

D、蒸发致冷:是指液体蒸发时要从周围或自身吸收热量,从而使周围物体或自身温度下降。

⑤蒸发和沸腾的异同

蒸发

沸腾

共同点

都属于汽化现象,都要吸热

不同点

发生部位

液体表面

液体表面和内部

剧烈程度

缓慢

剧烈

发生条件

任何温度

达到沸点,继续吸热

温度变化

液体自身温度和它依附的物体温度下降

温度不变

影响因素

液体温度高低;液体表面积大小;液面上空气流动速度

液体表面上方气压的大小

⑥汽化吸热

2、液化:物质从气态变为液态的过程叫液化。

①液化的两种方法:降低温度;压缩体积。

②气体液化时要放热。

③常见的液化:雾和露的形成;冰棒周围的“白气”;冷饮瓶外的水滴。火箭上燃料“氢”和助推剂“氧”都是通过加压的方法变成液态氢和氧的。

3、电冰箱是根据液体蒸发吸热,气体压缩体积液化放热的原理制成的。

四、升华和凝华

1、升华:物质从固态直接变为气态的过程叫升华。

物质在升华过程中要吸收大量的热,有制冷作用。生活中可以利用升华吸热来得到低温。

常见的升华现象:樟脑丸先变小最后不见了;寒冷的冬天,积雪没有熔化却越来越少,最后不见了;用久的灯丝变细。

2、凝华:物质从气态直接变为固态的过程叫凝华。

物质在凝华过程中要放热。

常见的凝华现象:玻璃窗上的冰花;霜;用久的灯泡变黑;冰棒上的“白粉”。

五、解释物态变化时应注意的问题

1、解答问题的一般步骤:A、识别问题给出的初状态与末状态;B、根据有关的概念或规律寻找与其有关的物态变化过程;C、得出结论。

2、不要以错误的主观感觉作为判断依据,人们的一些主观感觉并不正确。

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人教版第四章  物态变化 复习提纲

一、温度计

1、温度:表示物体的冷热程度。

2、摄氏温度:温度计上的字母C或℃表示的是摄氏温度。

摄氏温度的规定:在一个标准大气压下冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度,0℃和100℃之间分成100等份,每等份代表1℃

3、温度计:测量温度的工具。

①原理:常用温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的。

②常用温度计种类:

A、实验用温度计:量程一般为-20℃—110℃,分度值为1℃,所装液体一般为水银或酒

B、寒暑表:量程一般为-30℃—50℃,分度值为1℃,所装液体一般为煤油或酒精。

C、体温计:量程为35℃—42℃,分度值为0.1℃ ,所装液体为水银。结构特点:玻璃泡和直玻璃管之间有一段非常细的缩口。体温计离开人体后缩口处的水银断开,直玻璃管内的水银不会退回玻璃泡内,这样体温计离开人体后仍然表示人体的温度。但是每次使用之前,应当把体温计中的水银甩下去(其他温度计不用甩)。刻度部分制成三棱柱形是利用放大镜原理。

③温度计的使用方法:

  1. 使用之前应观察它的量程和分度值。
  2. 使用时,温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。
  3. 温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍侯一会儿,待温度计的示数稳定后再读数。
  4. 读数时温度计的玻璃泡继续留在液体可,视线要与温度计中液柱的上表面相平。

4、利用标准点法求正确温度

对刻度模糊的温度计和刻度不标准的温度计,根据它们的读数或水银柱的变化来确定正确的温度比较困难,可采用标准点法来确定正确的温度。其步骤为:A、确定标准点及其对应的两个实际温度;B、写出两标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的实际温度的变化;C、写出待求点与其中一个标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的待求温度与一个实际温度的变化;D、利用温度变化与格数变化或长度变化之比相等列出比例式;E、根据题意求解。

二、熔化和凝固

⑴、熔化

1、定义:物质从固态变成液态的过程叫做熔化。

2、固体分晶体和非晶体两类:有确定的熔化温度的固体叫晶体。常见的晶体:海波、冰、石英、水晶、食盐、明矾、萘、各种金属。没有确定的熔化温度的固体叫非晶体。常见的非晶体:松香、玻璃、蜂蜡、沥青等。

3、晶体的熔化:

①晶体在熔化过程中保持在一定的温度,这个温度叫熔点。

②晶体熔化的条件:温度达到熔点,继续吸热。

③晶体熔化的特点:晶体在熔化过程中吸热温度保持不变。

4、非晶体的熔化

①非晶体在熔化过程中没有一定的温度,温度会一直升高。

②非晶体熔化的特点:吸热,先变软,然后逐渐变稀成液态,温度不断长升高,没有固定的熔化温度。

⑵、凝固

1、定义:物质从液态变成固态的过程叫做凝固。

2、凝固点:液态晶体在凝固过程中保持一定的温度,这个温度叫凝固点。

3、液态晶体的凝固:液态晶体在凝固过程中放热温度保持不变。同一种物质的熔点就是它的凝固点。

4、非晶体的凝固:非晶体在凝固过程中没有一定的凝固点,温度会一直降低。

⑶、物体在熔过程中要吸热,在凝固过程中要放热,熔化和凝固互为逆过程。

⑷、温度为熔点的物质既可能是固态、液态,也可能是固液共存状态。

⑸、晶体和非晶体的异同

晶体

非晶体

相同点

状态

固体

固体

熔化过程

吸热

吸热

凝固过程

放热

放热

不同点

熔化过程中的温度

保持主变

不断升高

凝固过程中的温度

保持不变

不断降低

熔点和凝固点

熔化条件

温度达到熔点;继续吸热

持续吸热

凝固条件

温度达到凝固点;继续放热

持续放热

三、汽化和液化

1、汽化

①定义:物质从液态变为气态的过程叫汽化。

②汽化的两种方式:沸腾和蒸发

③沸腾:

A、沸腾是在一定温度下在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。

B、沸点:液体沸腾时的温度叫沸点。不同的液体沸点不同;同一种液体的沸点还与上方的气压有关系。

C、液体沸腾的条件:一是温度达到沸点,二是需要继续吸热。

D、液体沸腾时吸热温度持在沸点不变。

④蒸发

  1. 蒸发是在任何温度下且只在液体表面发生的汽化现象。

B、发快慢的因素:液体的温度越高蒸发越快;液体的表面积越大蒸发越快;液体表面上的空气流动越快蒸发越快。

C、蒸发的特点:在任何温度下都能发生;只发生在液体表面;是一种缓慢的汽化现象;蒸发吸热。

D、蒸发致冷:是指液体蒸发时要从周围或自身吸收热量,从而使周围物体或自身温度下降。

⑤蒸发和沸腾的异同

蒸发

沸腾

共同点

都属于汽化现象,都要吸热

不同点

发生部位

液体表面

液体表面和内部

剧烈程度

缓慢

剧烈

发生条件

任何温度

达到沸点,继续吸热

温度变化

液体自身温度和它依附的物体温度下降

温度不变

影响因素

液体温度高低;液体表面积大小;液面上空气流动速度

液体表面上方气压的大小

⑥汽化吸热

2、液化:物质从气态变为液态的过程叫液化。

①液化的两种方法:降低温度;压缩体积。

②气体液化时要放热。

③常见的液化:雾和露的形成;冰棒周围的“白气”;冷饮瓶外的水滴。火箭上燃料“氢”和助推剂“氧”都是通过加压的方法变成液态氢和氧的。

3、电冰箱是根据液体蒸发吸热,气体压缩体积液化放热的原理制成的。

四、升华和凝华

1、升华:物质从固态直接变为气态的过程叫升华。

物质在升华过程中要吸收大量的热,有制冷作用。生活中可以利用升华吸热来得到低温。

常见的升华现象:樟脑丸先变小最后不见了;寒冷的冬天,积雪没有熔化却越来越少,最后不见了;用久的灯丝变细。

2、凝华:物质从气态直接变为固态的过程叫凝华。

物质在凝华过程中要放热。

常见的凝华现象:玻璃窗上的冰花;霜;用久的灯泡变黑;冰棒上的“白粉”。

五、解释物态变化时应注意的问题

1、解答问题的一般步骤:A、识别问题给出的初状态与末状态;B、根据有关的概念或规律寻找与其有关的物态变化过程;C、得出结论。

2、不要以错误的主观感觉作为判断依据,人们的一些主观感觉并不正确。

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人教版第四章  物态变化 复习提纲

一、温度计

1、温度:表示物体的冷热程度。

2、摄氏温度:温度计上的字母C或℃表示的是摄氏温度。

摄氏温度的规定:在一个标准大气压下冰水混合物的温度是0摄氏度,沸水的温度是100摄氏度,0℃和100℃之间分成100等份,每等份代表1℃

3、温度计:测量温度的工具。

①原理:常用温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的。

②常用温度计种类:

A、实验用温度计:量程一般为-20℃—110℃,分度值为1℃,所装液体一般为水银或酒

B、寒暑表:量程一般为-30℃—50℃,分度值为1℃,所装液体一般为煤油或酒精。

C、体温计:量程为35℃—42℃,分度值为0.1℃ ,所装液体为水银。结构特点:玻璃泡和直玻璃管之间有一段非常细的缩口。体温计离开人体后缩口处的水银断开,直玻璃管内的水银不会退回玻璃泡内,这样体温计离开人体后仍然表示人体的温度。但是每次使用之前,应当把体温计中的水银甩下去(其他温度计不用甩)。刻度部分制成三棱柱形是利用放大镜原理。

③温度计的使用方法:

  1. 使用之前应观察它的量程和分度值。
  2. 使用时,温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。
  3. 温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍侯一会儿,待温度计的示数稳定后再读数。
  4. 读数时温度计的玻璃泡继续留在液体可,视线要与温度计中液柱的上表面相平。

4、利用标准点法求正确温度

对刻度模糊的温度计和刻度不标准的温度计,根据它们的读数或水银柱的变化来确定正确的温度比较困难,可采用标准点法来确定正确的温度。其步骤为:A、确定标准点及其对应的两个实际温度;B、写出两标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的实际温度的变化;C、写出待求点与其中一个标准点之间的格数变化或长度变化及与其对应的待求温度与一个实际温度的变化;D、利用温度变化与格数变化或长度变化之比相等列出比例式;E、根据题意求解。

二、熔化和凝固

⑴、熔化

1、定义:物质从固态变成液态的过程叫做熔化。

2、固体分晶体和非晶体两类:有确定的熔化温度的固体叫晶体。常见的晶体:海波、冰、石英、水晶、食盐、明矾、萘、各种金属。没有确定的熔化温度的固体叫非晶体。常见的非晶体:松香、玻璃、蜂蜡、沥青等。

3、晶体的熔化:

①晶体在熔化过程中保持在一定的温度,这个温度叫熔点。

②晶体熔化的条件:温度达到熔点,继续吸热。

③晶体熔化的特点:晶体在熔化过程中吸热温度保持不变。

4、非晶体的熔化

①非晶体在熔化过程中没有一定的温度,温度会一直升高。

②非晶体熔化的特点:吸热,先变软,然后逐渐变稀成液态,温度不断长升高,没有固定的熔化温度。

⑵、凝固

1、定义:物质从液态变成固态的过程叫做凝固。

2、凝固点:液态晶体在凝固过程中保持一定的温度,这个温度叫凝固点。

3、液态晶体的凝固:液态晶体在凝固过程中放热温度保持不变。同一种物质的熔点就是它的凝固点。

4、非晶体的凝固:非晶体在凝固过程中没有一定的凝固点,温度会一直降低。

⑶、物体在熔过程中要吸热,在凝固过程中要放热,熔化和凝固互为逆过程。

⑷、温度为熔点的物质既可能是固态、液态,也可能是固液共存状态。

⑸、晶体和非晶体的异同

晶体

非晶体

相同点

状态

固体

固体

熔化过程

吸热

吸热

凝固过程

放热

放热

不同点

熔化过程中的温度

保持主变

不断升高

凝固过程中的温度

保持不变

不断降低

熔点和凝固点

熔化条件

温度达到熔点;继续吸热

持续吸热

凝固条件

温度达到凝固点;继续放热

持续放热

三、汽化和液化

1、汽化

①定义:物质从液态变为气态的过程叫汽化。

②汽化的两种方式:沸腾和蒸发

③沸腾:

A、沸腾是在一定温度下在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。

B、沸点:液体沸腾时的温度叫沸点。不同的液体沸点不同;同一种液体的沸点还与上方的气压有关系。

C、液体沸腾的条件:一是温度达到沸点,二是需要继续吸热。

D、液体沸腾时吸热温度持在沸点不变。

④蒸发

  1. 蒸发是在任何温度下且只在液体表面发生的汽化现象。

B、发快慢的因素:液体的温度越高蒸发越快;液体的表面积越大蒸发越快;液体表面上的空气流动越快蒸发越快。

C、蒸发的特点:在任何温度下都能发生;只发生在液体表面;是一种缓慢的汽化现象;蒸发吸热。

D、蒸发致冷:是指液体蒸发时要从周围或自身吸收热量,从而使周围物体或自身温度下降。

⑤蒸发和沸腾的异同

蒸发

沸腾

共同点

都属于汽化现象,都要吸热

不同点

发生部位

液体表面

液体表面和内部

剧烈程度

缓慢

剧烈

发生条件

任何温度

达到沸点,继续吸热

温度变化

液体自身温度和它依附的物体温度下降

温度不变

影响因素

液体温度高低;液体表面积大小;液面上空气流动速度

液体表面上方气压的大小

⑥汽化吸热

2、液化:物质从气态变为液态的过程叫液化。

①液化的两种方法:降低温度;压缩体积。

②气体液化时要放热。

③常见的液化:雾和露的形成;冰棒周围的“白气”;冷饮瓶外的水滴。火箭上燃料“氢”和助推剂“氧”都是通过加压的方法变成液态氢和氧的。

3、电冰箱是根据液体蒸发吸热,气体压缩体积液化放热的原理制成的。

四、升华和凝华

1、升华:物质从固态直接变为气态的过程叫升华。

物质在升华过程中要吸收大量的热,有制冷作用。生活中可以利用升华吸热来得到低温。

常见的升华现象:樟脑丸先变小最后不见了;寒冷的冬天,积雪没有熔化却越来越少,最后不见了;用久的灯丝变细。

2、凝华:物质从气态直接变为固态的过程叫凝华。

物质在凝华过程中要放热。

常见的凝华现象:玻璃窗上的冰花;霜;用久的灯泡变黑;冰棒上的“白粉”。

五、解释物态变化时应注意的问题

1、解答问题的一般步骤:A、识别问题给出的初状态与末状态;B、根据有关的概念或规律寻找与其有关的物态变化过程;C、得出结论。

2、不要以错误的主观感觉作为判断依据,人们的一些主观感觉并不正确。

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焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英国杰出的物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是个富有的啤酒厂厂主。焦耳从小就跟父亲参加酿酒劳动,学习酿酒技术,没上过正规学校。16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习,然而由于老师有病,学习时间并不长,但是道尔顿对他的影响极大,使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他拿出一间住房开始了自己的实验研究。他经常利用酿酒后的业余时间,亲手设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生都在从事实验研究工作,在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。

  焦耳是从磁效应和电动机效率的测定开始实验研究的。他曾以为电磁铁将会成为机械功的无穷无尽的源泉,很快他发现蒸汽机的效率要比刚发明不久的电动机效率高得多。正是这些实验探索导致了他对热功转换的定量研究。

  从1840年起,焦耳开始研究电流的热效应,写成了《论伏打电所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》等论文,指出:导体中一定时间内所生成的热量与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。此后不久的1842年,俄国著名物理学家楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能、热能的等价性打下了基础,敲开了通向能量守恒定律的大门。焦耳也注意探讨各种生热的自然“力”之间存在的定量关系。他做了许多实验。例如,他把带铁芯的线圈放入封闭的水容器中,将线圈与灵敏电流计相连,线圈可在强电磁铁的磁场间旋转。电磁铁由蓄电池供电。实验时电磁铁交替通断电流各15分钟,线圈转速达每分钟600次。这样,就可将摩擦生热与电流生热两种情况进行比较,焦耳由此证明热量与电流二次方成正比,他还用手摇、砝码下落等共13种方法进行实验,最后得出:“使1磅水升高1°F的热量,等于且可能转化为把838磅重物举高1英尺的机械力(功)”(合460千克重米每千卡)。总结这些结果,他写出《论磁电的热效应及热的机械值》论文,并在1843年8月21日英国科学协会数理组会议上宣读。他强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的,哪里消耗了机械能或电磁能,总在某些地方能得到相当的热。这对于热的动力说是极好的证明与支持。因此引起轰动和热烈的争议。

  为了进一步说服那些受热质说影响的科学家,他表示:“我打算利用更有效和更精确的装置重做这些实验。”以后他改变测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热量作比较确定热功当量;利用水通过细管运动放出的热量来确定热功当量;其中特别著名的也是今天仍可认为是最准确的桨叶轮实验。通过下降重物带动量热器中的叶片旋转,叶片与水的摩擦所生的热量由水的温升可准确测出。他还用其他液体(如鲸油、水银)代替水。不同的方法和材料得出的热功当量都是423.9千克重·米每千卡或趋近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的时间,不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热功当量是一个普适常量,与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数,为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。

  1847年,当29岁的焦耳在牛津召开的英国科学协会会议上再次报告他的成果时,本来想听完后起来反驳的开尔文勋爵竟然也被焦耳完全说服了,后来两人合作得很好,共同进行了多孔塞实验(1852),发现气体经多孔塞膨胀后温度下降,称为焦耳-汤姆孙效应,这个效应在低温技术和气体液化方面有广泛的应用。焦耳的这些实验结果,在1850年总结在他出版的《论热功当量》的重要著作中。他的实验,经多人从不同角度不同方法重复得出的结论是相同的。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员。此后他仍不断改进自己的实验。恩格斯把“由热的机械当量的发现(迈尔、焦耳和柯尔丁)所导致的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现的第一项。

选自:《物理教师手册》

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