1、概念
在黑板上写上提纲:①什么是物体的内能?②内能的单位是什么?符号是什么?③内能和机械能一样吗?④物体内能的大小跟什么有关?⑤物体的内能会为零吗?
演示:三只烧杯分别倒入冷水、温水、热水,缓慢地滴入几滴墨汁。
2、热的本质的认识过程
摩擦生热早已在实践中被人们所熟悉,但是为什么会产生热?热是什么?人们很久也没有弄清楚。在古代就对热有两种不同的看法,一种把热看成是一种特殊物质;一种认为热是物质的某种运动形式。
17世纪以后,多数人根据摩擦生热的现象,认为热是一种特殊的运动形式,不少物理学家都相信这一点。但是这种看法由于缺乏精确的实验根据,还不能形成科学的理论。
到了18世纪,对热的研究走上了实验科学的道路,把热看成是一种特殊物质的热质说,由于能够解释某些实验结果,因而在当时获得了承认。热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质--热质,它不生不灭,存在于一切物体之中,物体的冷热程度,决定于其中所含热质的多少。热质说对摩擦生热的解释是是,摩擦并没有改变热质的总量,但物质在摩擦时比热降低了,因此摩擦可以使物体的温度升高。
1798年,英国学者伦福德(1753-1814)在从事枪炮制造时,发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度,用水来冷却时,甚至可以使水沸腾。他怀疑金属屑具有极高温度是不是由于比热降低造成的。伦福德在他的笔记中写道,由于摩擦所生的热,来源似乎是无穷无尽的,要用热质说解释摩擦生热现象,钻下的金属屑的比热要改变很大才行。于是他设计并做了一系列实验,发现钻下的金属屑的比热在摩擦时并没有降低。根据实验结果,伦福德断言热质说不足为信,应当把热看成是一种运动形式,热质说的统治地位开始动摇了。
1799年,巩固的戴维做了更加严格的实验。他在零摄氏度以下的露天里,在抽成真空的玻璃罩内,使金属轮子和盘在钟表装置的带动下相互摩擦,结果使金属盘上的蜡熔化了。在这个实验吕,热不可能是由周围物体传递给蜡的,而且伦福德的实验已经证明,金属也不会由于比热的降低而放热,那就只能是由于摩擦生热使蜡粒子的运动加快了。戴维的实验有力地打击了热质说。
此后,科学家进一步研究了热和做功的关系,特别是英国科学家焦耳做了大量实验,定理地研究了热和功的关系,证明做了多少机械功,就有多少机械能转化成热这种形式的能量。焦耳的工作,表明热不是一种特殊的物质,同时为能量守恒定律奠定了基础。
能量守恒定律的建立,彻底否定了热质说,同时为分子运动论的发展开辟了道路。经过科学家的长期研究,关于热是一种运动形式的设想,终于成为公认的真理。人们认识到:宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现,物体内部的能量就是前面讲过的内能。热量不是表示物质所含“热质”的多少,而是表示在热传递过程中传递的能量的多少。
1234.93K以上 用光学高温计
13.80-1234.93K 用铂电阻温度计
3.0-24.56K 用气体温度计
0.65-5.0K 用蒸汽压温度计
1、各种温度计
除了课本中介绍的温度计外,在生产和科研中用到的温度还有很多种,例如:
气体温度计(gas thermometer) 利用气体在体积不变时压强随温度变化的规律,或压强不变时体积随温度变化的规律制成的温度计。前者称为定容温度计,后者称为定压温度计。常用的气体有氢、氦、氮、氖、氧和空气等。用接近理想气体的氢气(或氦气)制成的温度计精确度高,且测量范围较广,所以常用于精密测量。
辐射高温计(radiation pyrometer) 利用高温物体的热辐热来测量其温度的一种高温测量仪器。这种温度计可以不直接和被测物体接触而在远距离测量,所以可以用来测量星体温度。辐射高温计实际测量范围约为500-1600℃。
光测高温计(optical pyrometer) 利用炽热物体发的光测量其温度的一种高温测量仪器。主件是一个内部装有红色滤光玻璃镜和特制灯泡的简单望远镜。测温时将光测高温计望远镜筒对着待测物体,便可以看到灯泡的黑色灯丝映着后面的强光。灯丝与一节电池及一个可变电阻器连接,调整电阻的大小可改变通过灯丝的电流,直到灯丝的亮度与待测物体的亮度一样为止。由于仪器事前已将温度校好了刻度,所以通过电流表的示数就可以直接得出待测物体的温度。光测高温计实际测量范围是800-3200℃。在1968年国际实用温标中,把光测高温计定为测量1064.34℃以上温度的实用标准温度计。
温差电偶温度计(thermoelectric thermometer) 利用
温差电偶和电表组成。使用时将温差电偶的一个触点与待测物体
(设温度为T2)相接触,另一个触点与参考物体(设温度为T1)
相接触,如力067所示。温差电偶内产生的电压与两接点间的温
度差ΔT成正比。经过校正,ΔT可由电表的指针直接指出,从而
求得T2。常用的温差电偶温度计有:铂铑-铂(测量范围是-20-1600℃),镍铬-镍铝(测量范围是-50-1300℃),铜-康铜(测量范围是-100-500℃)等。
1990年,国际计量委员会再次对温标作出了修改,其中对标准的测温仪器作出了规定,把温度分成四个区域,每个区域规定一种测温仪器;
2、改变物体内能有两种途径: 2、过程量
做功和热传递
教学反思
教学参考
1、定义 1、定义
2、单位:常用单位:摄氏度℃ 2、正确使用温度计
国际单位:开尔文K
教学反思:
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