《高中物理 第四章 機械能和能源 第6節(jié) 能量 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 否定永動機素材 粵教版必修2（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第四章 機械能和能源 第6節(jié) 能量 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 否定永動機素材 粵教版必修2（通用）（3頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第6節(jié) 能量 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 否定永動機據(jù)說永動機的概念發(fā)端于印度，在公元12世紀(jì)傳入歐洲。據(jù)記載歐洲最早、最著名的一個永動機設(shè)計方案是13世紀(jì)時由法國V亨內(nèi)考提出來的。隨后，研究和發(fā)明永動機的人不斷涌現(xiàn)，盡管有不少學(xué)者研究指出永動機是不可能的。文藝復(fù)興時期意大利學(xué)者達芬奇曾經(jīng)花費不少精力研究永動機，最后得到永動機不可制造的結(jié)論。同時代的J卡丹（以最早給出求解三次方程的根而出名），也認(rèn)為永動機是不可能的。第一類永動機違背了能量守恒定律，而第二類永動機則違背了熱力學(xué)第二定律。隨著對永動機不可能性的認(rèn)識，一些國家的專利局決定不再受理發(fā)明永動機的專利申請。經(jīng)驗性表述13世紀(jì)，人們開始萌發(fā)制造永動

2、機的愿望。15世紀(jì)，偉大的藝術(shù)家、科學(xué)家和工程師達芬奇投入了永動機的研究工作。1475年，達芬奇認(rèn)真總結(jié)了歷史上的失敗教訓(xùn)，得出一個重要結(jié)論：“永動機是不可能造成的?！?他還認(rèn)識到，機器之所以不能永動下去，與摩擦有關(guān)。于是對摩擦進行深入而有成效的研究。但是達芬奇始終沒有對摩擦阻礙機器運動作出科學(xué)解釋，尚不能認(rèn)識摩擦（機械運動）與熱現(xiàn)象之間轉(zhuǎn)化的本質(zhì)聯(lián)系。此后有一部分學(xué)者相繼得出“永動機是不可能造成的”結(jié)論，并把其作為一條重要原理用于科學(xué)研究之中。荷蘭的數(shù)學(xué)力學(xué)家S斯臺文，于1586年運用這一原理通過對“斯臺文鏈”的分析，率先引出力的平行四邊形定則。伽利略在論證慣性定律時也應(yīng)用過這一原理。伽利略

3、設(shè)計的第一類“永動機”1673年，C惠更斯在擺式時鐘一書中反映了這種觀點。把伽俐略關(guān)于斜面運動的研究成果運用于曲線運動，從而得出結(jié)論：在重力作用下，物體繞水平軸轉(zhuǎn)動時，其質(zhì)心不會上升到它下落時的高度之上。因而得出用力學(xué)方法不可能制成永動機的結(jié)論。歷史上運用“永動機是不可能制成”的這一原理在科研上取得輝煌成就的是法國青年科學(xué)家卡諾。1824年卡諾推出“卡諾定理”，原理只能在機械運動和“熱質(zhì)”流動中運用，不是現(xiàn)代意義上的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，只是機械運動中的能量守恒的經(jīng)驗總結(jié)，是定律的原始形態(tài)?！暗谝活愑绖訖C是不可能造成的”是熱力學(xué)第一定律的另一種表述方式。在第一定律確立前，曾有許多人幻想制造一種不

4、消耗能量，但可以作功的機器，稱為第一類永動機。制造這種永動機的努力的徹底失敗，從反面促進了能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的建立6。熱力機械1798年，美國人C朗福德發(fā)現(xiàn)用鏜具鉆削制造炮筒的青銅坯料時，金屬坯料發(fā)燙。朗福德注意到只要鏜鉆不停止，金屬就不停地發(fā)熱。結(jié)論是鏜具的機械運動轉(zhuǎn)化為熱，因此熱是一種運動形式，而不是以前認(rèn)為的是一種物質(zhì)。朗福德試圖計算一定量的機械能所產(chǎn)生的熱量，首次給出一個粗略的熱功當(dāng)量的數(shù)值。半個世紀(jì)后，焦耳提供了正確數(shù)值。1712年，英國人T紐可曼發(fā)明了大氣壓蒸汽機。這種機器具有汽缸與活塞， 工作時先把蒸汽導(dǎo)入汽缸， 這時汽缸停止供汽而汽缸內(nèi)進水，蒸汽遇冷凝結(jié)為水使汽缸內(nèi)的氣壓迅速降

5、低，可以把水吸上來。之后再把蒸汽導(dǎo)入汽缸，進入下一個循環(huán)。最初的這種蒸汽機約每分鐘往返十次，可以自動工作，使礦井的抽水工作大為便利。J瓦特在18世紀(jì)后半葉對蒸汽機進行了改進。其中最重要的改進有兩項，一項是發(fā)明了冷凝器提高了蒸汽機的效率，另一項是發(fā)明了離心調(diào)速器使蒸汽機速度可以自由控制。在瓦特改進蒸汽機之后，工業(yè)上才得到普遍使用。溫度計的發(fā)明關(guān)于熱的精確理論應(yīng)當(dāng)從制造溫度計開始。17世紀(jì)，G伽利略等人開始制作溫度計。由于采用的溫標(biāo)使用不方便，后人很少使用。1714年，實用溫標(biāo)是德國物理學(xué)家D華倫海開始使用水銀做溫度計，并且不斷改進，1717年確定了華氏溫標(biāo)?？茖W(xué)家正式確定華氏溫標(biāo)為：以水的沸點為212度，把32度定為水的冰點。這樣規(guī)定，是盡量使通常的溫度避免取負(fù)值。1742年至1743，瑞典天文學(xué)家A攝耳修斯發(fā)明了攝氏溫標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水的結(jié)冰溫度為零度，水的沸點為100度。1948年攝氏溫標(biāo)被國際度量衡會議定為國際標(biāo)準(zhǔn)。