科技之窗類的手抄報
在充滿夢幻的太空環宇中,五彩斑斕的光最為神奇,它創造了生命,孕育了萬物。在人類社會中,科技之光最為精彩,它體現了人類高度的智慧,照亮著人類前行的道路,它千姿百態,生生不息。在科技高度發達的今天,在萬家燈火的城市,在沙漠深處的井架,在跨越河海的橋樑,在穿越崇山峻嶺的油氣管線,在繁忙而有序的自動化焊接生產線上,無處不閃爍著,小編為大家彙總了一些 ,大家可作為參考,希望大家能夠獲得幫助:
:為什麼子彈在飛行時旋轉?
旋轉運動能賦予子彈沿彈道飛行時所需的穩定性。為使子彈旋轉,在槍膛內壁刻成了螺旋形的槽,這樣子彈射出後就像陀螺儀那樣圍繞自身的軸均勻旋轉。這種效應也表現在其他的物體上,比如旋轉運動能使陀螺玩具高速自轉時"不倒"。
:“熱”是什麼?
熱是什麼?自古以來就有不同的看法。十六世紀以後,熱的本質的問題又引起了科學家和研究人員的注意。
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:“熱”是一種運動??
培根從摩擦生熱等現象中得出“熱是一種膨脹的、被約束的而在其鬥爭中作用於物體的較小粒子之上的運動”,這種看法影響了許多科學家。
波義耳看到鐵釘被捶擊後會生熱,想到鐵釘內部產生了強烈的運動,所以認為熱是“物體各部分發生強烈而雜亂的運動”;笛卡爾把熱看作是物質粒子的一種旋轉運動。胡克用顯微鏡觀察了火花,認為熱“並不是什麼其他的東西,而是一個物體的各個部分的非常活躍和極其猛烈的運動。”牛頓也指出物體的粒子“因運動而發熱”。洛克甚至還認識到“極度的冷是不可覺察的粒子的運動的停止”。
俄國學者羅蒙諾索夫在十八世紀四十年代提出了兩篇關於物理學的論文,第一篇是關於熱力學基礎的,題為《關於熱和冷的原因的思索》***1746***;第二篇是關於分子運動論的,題為《試論空氣的彈力》***1748***。在這兩篇論文中,羅蒙諾索夫提出瞭如下的見解:“熱的充分根源在於運動”,即熱是物質的運動,運動著的是物體內那些為肉眼所看不見的細小微粒;微粒本身是球狀的,因為只有這樣,固體變熱時才能保持它的外形;熱量從高溫物體傳給低溫物體的原因,是由於高溫物體中的微粒把運動傳給低溫物體中的微粒造成的,而且給出的運動的量與接受的運動量相等,一物體使另一物體變熱時,它自身便會變冷,這就肯定了運動守恆在熱現象中的正確性;氣體分子的運動呈現一種“混亂交錯”的狀態,是雜亂無規則的。
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:“熱”是一種物質??
但總的說來,熱是運動的觀點尚缺乏足夠的實驗根據,所以還不能形成為科學理論。隨著古希臘原子論思想的復興,熱是某種特殊的物質實體的觀點也得到流傳。法國科學家和哲學家伽桑狄認為,運動著的原子是構成萬物的最原始的、不可再分的世界要素,同樣,熱和冷也都是由特殊的“熱原子”和“冷原子”引起的。它們非常細緻,有球的形狀,非常活潑,因而能滲透到一切物體之中。這個觀念,把人們引向“熱質說”。
波義耳也動搖於熱的運動說和熱質說之間。在考察放在真空容器中的一塊熾熱的鐵可以使器壁感受到熱的現象時,他認為這似乎只能用“熱”自己傳過來加以解釋。波爾哈夫認為,熱的本源是鑽在物體細孔中的、具有高度可產塑性和貫穿性的物質粒子,它們沒有重量,彼此間有排斥性,而且瀰漫於全宇宙。17***,拉瓦錫還將“熱質”和“光”列入無機界二十三種“元素”之中。
布萊克是熱質說的一個重要倡導者。他雖然相信最終會發生現熱“將不是化學的,而是力學的”,但他又很難否定熱質說。他覺得熱是運動的學說還有不少困難。例如,如果說熱是物質內部粒子的運動,那麼密度大的物質由於其內部粒子吸引力強而不易振動,比熱就應越大,但為何水銀的比熱反而比水的比熱小呢?對於“潛熱”,用粒子的機械運動更難作出解釋。所以布萊克宣稱他“不能形成這種內部振動的概念”,而採取了熱是某種特殊物質的觀點。
熱質說簡易地解釋了當時發現的大部分熱學現象:物體溫度的變化是吸收或放出熱質引起的;熱傳導是熱質的流動,對流是載有熱質的物體的流動,輻射是熱質的傳播;物體受熱膨脹是因為熱質粒子間的相互排斥;物質狀態變化時的“潛熱”是物持粒子與熱質發生“準化學反應”的結果;摩擦或碰撞的生熱現象,是同上於“潛熱”被擠壓出來以及物質的比熱變小的結果;等等。由於熱質的物質性,所以它也遵從物質守恆定律,這是混合量熱法的理論根據。
在熱質說觀點的指導下,熱學研究所取得的主要進展有:布萊克發現了比熱和“潛熱”;瓦特從理論上分析了舊蒸汽機的主要缺陷而引導他改進了蒸汽機;傅立葉依據這一物理圖象建立了熱傳導理論;卡諾從熱質傳遞的觀點出發於十九世紀初提出了消耗從熱源取得熱量而得到功的理論。熱質說的成功,使人們相信它是一個正確的學說,從而壓倒了熱是運動的看法而在十八世紀到十九世紀初居於統治地位。
:“熱”還是一種運動??
但是,到了十八世紀末,熱質說受到了嚴重的挑戰。1798年,出生於美國,後來加入英國國籍的物理學家本傑明·湯普遜即倫福德伯爵向英國皇家學會提出了一個報告,說他在慕尼黑監督炮筒鑽孔工作時,注意到炮筒溫度升高,鑽削下的金屬屑溫度更高的現象,他提出了大量的熱是從哪裡來的這個問題。他在儘量作到絕熱的條件下進行了一系列鑽孔實驗,比較了鑽孔前後金屬和碎屑的比熱,發現鑽磨不會改變金屬的比熱。他還用很鈍的鑽頭鑽炮筒,半小時後炮筒從60度F升溫到130度F,金屬碎屑只有五十多克,相當於炮筒質量的九百四十八分之一,這一小部分碎屑能夠放出這麼大的“潛熱”嗎?他在筆記中寫道:“看來在這些實驗中,由摩擦產生熱的源泉是不可窮盡的。不待說,任何與外界隔絕的物體或物體系,能夠無限制地提供出來的東西,決不可能是具體的物質實體;在我看來,在這些實驗中被激發出來的熱,除了把它看作是‘運動’以外,似乎很難把它看作為其他任何東西。”
六年以後,熱質論者還在辯解說倫福德實驗中的熱是從周圍的“熱質海洋”中吸收來的。1799年,英國化學家戴維進行了這樣的實驗:在一個同周圍環境隔離開來的真空容器裡,利用鐘錶機件使裡面的29度F的兩塊冰互相摩擦而熔解為水。在這個實驗中,“熱質海洋”被外面的冰壁隔絕,而摩擦的冰塊只能吸收“潛熱”熔解為水,是不可能擠出“潛熱”的;冰在熔解後又變成了比熱更大的水。因此,在這裡,“熱質守恆”的關係不再成立了。戴維由此斷言“熱質是不存在的”。在對粒子振動的思想猶豫了一段時間之後,1812年他終於明確提出:“熱現象的直接原因是運動,它的轉化定律和運動轉化定律一樣,同樣是正確的。”
倫福德和戴維的實驗都支援了熱是運動的看法,但這並沒有結束熱質說的歷史。只有托馬斯·楊在他1807年的那本書中對熱質說進行了駁斥。但依然有很多其他人堅持著熱持說。直到1848年,W·湯姆遜還從熱質說的觀點對焦耳的研究結果提出過質疑。
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