热学研究论文

热学研究论文

热学基础这门课这么个问题引起了我深深的思考，即“温度”和“热量”的差别。在大多数时候，我们都不会去追问这两者的区别，或者说我们从“常识”出发已经默认了这两个其实是一致的（至少在很大程度上是这样），我们就不再怀疑，而是不假思索地接受了它。这并不是一种科学的态度（在我自己的学科里，我们更愿意表达为“这不是理性的态度”），我们应该更有追问的精神。屈原甚至在千年前就发出了“天问”，难道在今天我们不应该更有探索精神吗？

再者，课堂上虽然没有进行任何实验，但我们却都十分清楚热学的发展是建立在大量实验基础上的（其实大多数科学都是如此，即使是社会科学乃至人文科学，所从事的调研、采访等活动，也都似乎可以归纳为广义的“实验”的一种）。我生活在农村，小时候在夏天经常在消息里摸鱼，有这么一种经验，当我们不能肯定水里是否有鱼的时候，站在水边眯着眼睛看远不如自己亲身跳入水中去“实地考察”更加清楚。无论什么事业都需要我们沉下心来，置身其中，否则我们永远都只是在门外徘徊的人，而不能登堂入室。法学也是一门强调实践的课程——即使和热学的实验有很大程度的区别——但应该说道理是相通的，这种重视实践和第一手数据的研究方式无疑会使我收益终身，对以后从事的专业（乃至职业、事业）也都会有所裨益。应当说，我很感激这门课给我的这种思索。

当然这些似乎都是方法上的，关于具体知识，熵的概念引起了我极大的兴趣。对我而言这是一个全新而有趣的概念。

1854年，克劳修斯找出了热与温度之间的某一种确定产关系，他证明当能量密集程度的差异减小时，这种关系在数值上总在增加，由于某种原因，他在1856年的论文中将这一关系式称作“熵”（entropy,entropy一诩源于希腊语，本意是“弄清”或“查明”，但是这与克劳修斯所谈话的内容似乎没有什么联系）。热力学第二定律宣布宇宙的熵永远在增加着。熵是混乱和无序的度量。熵值越大,混乱无序的程度越大。我们这个宇宙是熵增的宇宙。热力学第二定律,体现的就是这个特征。生命是高度的有序,智慧是高度的有序。在一个熵增的宇宙为什么会出现生命?会进化出智慧?(负熵) 热力学第二定律还揭示了, 局部的有序是可能的,但必须以其他地方更大无序为代价。人生存,就要能量,要食物,要以动植物的死亡(熵增)为代价。万物生长靠太阳.动植物的有序, 又是以太阳核反应的衰竭(熵增),或其他的熵增形势为代价的。人关在完全封闭的铅盒子里,无法以其他地方的熵增维持自己的负熵。在这个相对封闭的系统中,熵增的法则破坏了生命的有序。熵是时间的箭头,在这个宇宙中是不可逆的. 熵与时间密切相关,如果时间停止“流动”,熵增也就无从谈起。 “任何我们已知的物质能关住”的东西,不是别的,就是“时间”。低温关住的也是“时间”。生命是物质的有序“结构”。“结构”与具体的物质不是同一个层次的概念。

我想这已经引起我极大的关注，恰如有人所说的，“似乎热学第二定律中熵的概念就可以解释这世界上的所有问题”。或许它将开启一个新的时代！这是我在热学基础这门课上所获得的最重要的学科内的知识。

总之，学习这门课的通过是轻松美好的，而结果也是令人满意的，富有成效。我想我这将使我在很长的时间都愿意再来回味学习热学的过程，享受它的结果！

关于热学发展史的论文

热学发展史对中学热学教学的启示
学是中学物理教学中必不可少的一个重要内容，而由
于比较抽象，因此成为中学物理教学中的一个难点.热现象普
遍存在.同学们很早就有了相关的经验，这是进行热学教学的
一个很好基石.但也正因为这个基石的作用，一些不正确的观
点很难进行纠正.根据教学经验和相关研究人员的调查结论
知道，不管是小学生还是中学生，不管是否学过物理，都有相
当多的人对热的理解不科学，其中非常典型的想法就是把热
看成是一种可以流动的物质.根据当前国际科学教育上富有
广泛影响的学习理论即“概念转变”理论认为:科学学习的过
程就是概念转变过程，提出了为概念转变而教.那么作为中学
物理热学部分的教学，其主要目标是让同学们通过热学的学
习.实现其概念发生转变，建立起科学的分子运动论观点.为
了实现概念发生转变，很多的教师和研究者进行了多种尝试，
如通过“做中学”“实验探究”等方法来帮助学生建立科学的热
观点，都取得了一定的成效.而本文中笔者试从利用热学发展
史开展有效教学帮助学生转变概念进行浅析.
从认知发展心理学的观点看，同学们个体在对某一事物
认识的时候，认识水平是在主体与客体间不断地相互作用过
程中变化和提高的.个体的认识发展过程是人类认识发展过
程的一个缩影.因此个体的认知发展水平和历史上人类对其
认识水平是相对应的.也就是说从人类对热的认识发展就可
预知学生对热的理解情况.那么要进行有效的热学教学，我们
有必要向学生介绍有关热学发展史.在历史上，人类对“热”是
什么的思考一直没停止过.对热的认识不断变化和发展.大致
可以归纳为以下三个阶段:
一、热质说的形成
受古希腊原子论思想的影响，热是某种特殊的物质实体
的观点也得到流传.法国科学家和哲学家伽桑狄认为，热和冷
也是由特殊的.‘热原子”和’‘冷原子”引起的，波尔哈夫认为热
的本源是钻在物体细孔中的、具有高度可塑性和贯穿性的物
质粒子，它们没有重量，彼此排斥.这个观念，把人们引向“热
质说”.‘’热”可以从高温物体传向低温物体，就好似水从高处
流向低处.认为热是一种特殊的物质.它暗藏在物质粒子之
间，受到物质粒子的吸引，热质粒子之间互相排斥.在18世纪
..热质说”几乎统领热学各个领域，当时“热质说”能简单地、比
较满意地解释当时发现的大部分热现象，并取得了一定的成
功
.
例如.物体温度的变化是吸收或放出“热质”引起的;热传
导是“热质”的流动，等等.在“热质说”的影响下，热学(主要是
量热学)的研究取得了一些进展.但到了后来，“热质说”无法
解释热缩冷胀、摩擦生热等现象，受到了严重的挑战.
二、定性的热动说的形成
1658年，伽桑狄提出物质是由分子构成的假设，假想分子
是硬粒子，能向各个方向运动，使它们以不同形式进行结合并
表现出不同的特征.他用这个假说进一步解释了固、液、气三
种状态.即在固体内部，硬粒子结合得很紧密，粒子之间强大
的力使它们保持着固定的形状、粒子排列规则;在液体内部，
相距较近的粒子之间的力使它们不易分散开来;在气体中，相
距很远的粒子之间不存在相互作用力，各个粒子自西运动.19
世纪初，随着化学原子论的确立，分子概念同样也被提了出
来，分子无规则运动的现象也由实验所呈现出来.在1803年
时，道尔顿(英国化学家)通过对大气的成分、性质以及气体的
扩散和混合现象的研究，提出了他的新原子学说的基本要点.
即:一切化学元素都是由不可分割的原子组成的;各种元素的
原子以其不同的形状、性质而区别，并具有特定的质量;不同
元素的原子以简单整数的比例柑结合而形成各种化合物的原
子.当时由于“分子”概念尚未建立，道尔顿把不同原子组成的
分子称为“复杂原子”.1811年，阿伏加德罗(意大利物理学
家)在道尔顿的原子论的思想基础上，开始引入“分子”的概
念，并把它与原子概念相区别.1827年，由于布朗(英国植物学
家)长期的观察研究，发现布朗运动，他在分子运动论方面做
出了新发现，为分子运动提供了有力的证据.1905年爱因斯坦
从统计力学观点最终建立了布朗运动的理论，给分子运动的
研究提供了理论依据.接着法国的佩兰根据爱因斯坦及他人
的理论研究成果，做了多年的关于布朗运动的实验，并由此相
当精确地测定了阿伏加德罗常数和分子的各个有关的数据.
因此，布朗运动是微观分子运动的宏观表现.也是分子存在热
运动和分子间存在空隙的有力证据.
三、定盆的热动说的形成
焦耳等人通过大量的实验，认为热和机械运动等同其他
运动形式一样，也是运动的一种形式，而不是一种特殊的物质
(热质).之后，人们进一步对热运动作了定量的比较系统的研
究.使分子运动论得以建立起来.在分子运动论方面做出大量
工作的有许多科学家，其中克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼的
工作尤为重要，他们是分子运动论的主要奠基者.经过许多物
理学家几代人的共同努力，分子运动理论终于建立起来了.它
不仅揭示了宏观“热”过程与分子的微观运动状态之间的联
系，而且表明了热是大量分子的无规则运动的表现，一个宏观
系统的热力学状态是由组成该系统的大量分子的统计规律决
的.这也说明热运动和机械运动是完全不同的运动形式.单
个分子的运动遵从牛顿力学规律，大量分子的运动遵从的是
统计规律性.
四、热学发展史对中学热学教学的启示
中学物理教学，不要求定量地掌握有关分子运动论，所以
目前的中学物理教科书中只涉及到分子运动论的一些基本概
念，内容表述为:(l)宏观物体是由大量微粒—分子或原子组成的;(2)物体内的分子在不停地运动着，这种运动是无规则
的，其剧烈程度与物体的温度有关;(3)分子之间有相互作用
力.由此可以看出，对于中学生只要建立起定性的分子运动论
的观点就可以了，这是中学热学的教学目标.
真正有效的教学过程实际上就是想办法缩短学生科学认
识所用的时间，不必再像历史上人类那样通过那么长的时间
去摸索探究，所以在热学教学中，不能忽视学生原有经验，设置
合适的问题情景，让学生面临当初科学家们所面临的问题，通
过探究来不断发展或改变原有不科学的概念.了解在人类认
识历史上是如何从热质说发展到热动说，难点何在，怎么突破
等问题，对中学物理教学具有参考意义.
参考文献
1丁帮平.国际科学教育导论.太原:山西教育出版社，2002
2吴瑞贤，章立源.热学研究.成都:四川大学出版社，1987

物理热学或力学论文

力学论文

世界上有确定的东西吗？

正如大家所知，1927年3月，海森堡在《量子论的运动学与动力学的知觉内容》论文中，提出了量子力学的另一种测不准关系，海森堡认为，科学研究工作宏观领域进入微观领域时，会遇到测量仪器是宏观的，而研究对象是微观的矛盾，在微观世界里，对于质量极小的粒子来说，宏观仪器对微观粒子的干扰是不可忽视的，也是无法控制点额，测量的结果也就同粒子的原来状态不完全相同。所以在微观系统中，不能使用实验手段同时准确的测出微观粒子的位置和动量，时间和能量。由数学推导，海森堡给出了一个测不准关系式： 。对于微观粒子一些成对的物理量，在这里指位置和动量，时间和能量，不能同时具有确定的数值，其中一个量愈确定，则另一个就愈不确定。所谓测不准关系，主要是普朗克常量h使量子结果与经典结果有所不同。如果h为零，则对测量没有任何根本的限制，这是经典的观点；如果h很小，在宏观情况下，仍然能以很大的精确性同时测定动量与位置或能量与时间的关系，但是在微观的场合就不能同时测定。实验表明，决定微观系统的未来行为，只能是观察结果所出现的概率，测不准关系已经被认为是微观粒子的客观特性。

海森堡提出了测不准关系后，立即在哥本哈根学派中引起了强烈的反响，泡利欢呼“现在是量子力学的黎明”，玻尔试图从哲学上进行概括。1927年9月，玻尔在与意大利科摩召开的国际物理学会议上提出了著名的“互补原理”，用以解释量子现象基本特征的波粒二象性，它认为量子现象的空间和时间坐标和动量守恒定律，能量守恒定律不能同时在同一个实验中表现出来，而只能在互相排斥的实验条件下出来不能统一与统一图景中，只能用波和粒子这些互相排斥的经典概念来反映。波和粒子这两个概念虽然是互相排斥的，但两者在描写量子现象是却又是缺一不可的。因此玻尔认为他们二者是互相补充的，量子力学就是量子现象的终极理论。“互补原理”实质上是一种哲学原理，称为量子力学的“哥本哈根解释”。30年代后成为量子力学的“正统”解释，波恩称此为“现代科学哲学的顶峰。”

1927年10月在布鲁塞尔第五届索尔卡物理学会议上，量子力学的哥本哈根解释为许多物理学家所接受，同时也受到爱因斯坦等一些人的强烈反对。爱因斯坦为此精心设计了一系列理想实验，企图超越不确定关系的限制来揭露量子力学理论的逻辑矛盾。玻尔和海森堡等人则把量子理论同相对论作比较，有利地驳斥了爱因斯坦。1930年10月第六届索尔卡物理学会议上，爱因斯坦又绞尽脑汁提出了一个“光子箱”的理想实验，

向量子力学提出了严峻的挑战。光子箱的结构很简单，一个匣子挂在弹簧称上，一个相机快门一样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制，弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量，根据大名鼎鼎的爱因斯坦质能关系： 得出光子的能量，这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。
据说玻尔看到这个装置登时口吐白沫，经过紧急抢救时的输氧加上彻夜的苦思之后，玻尔终于搬来了救星，呵呵，那竟然是爱因斯坦本人的广义相对论。发射出光子后，光子箱的质量减少纵然可以精确测出，然而弹簧秤收缩，引力势能减小，根据广义相对论的引力理论，箱子中的时钟会走慢，归根到底时间又是不确定了。
这次轮到爱因斯坦吐血三天了，他费尽心思找来的实验居然成了量子力学测不准关系的绝妙证明，还被玻尔等人堂而皇之的载入他们的论文之中。

既然在微观状态下，存在测不准关系，那么在宏观状态下，还存在测不准关系吗？这个我们应该能得出结论:当然存在测不准关系。我们做实验的时候，一旦到了处理实验数据就要同时算出相应的不确定度。这是为什么呢？测量结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。任何测量仪器、测量环境、测量方法、测量者的观察力都不可能做到绝对严密，这就使测量不可避免地伴随着有误差产生。因此，分析测量可能产生的各种误差，尽可能可消除其影响，并对测量结果中未能消除的误差做出估计，就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。但是，我们只能尽力减小误差，却不能消除它。

从上面可以看得出，世界上是不存在测得准的东西的，正所谓世界是辩证统一的，事物是相互影响的，既存在相对性，又存在绝对性。事物的测不准关系，就因为它既有相对性，又有绝对性，而我们通常所说的某某物重多少，高多少，等等看似绝对的数据其实是相对的。在某一个时段里，物体趋向于某个值的概率最大，因而我们就把这个值称作在这个时段里的相对准确值，它本是使不可能测准的。事物之间又存在着相互作用，因而又由于相互作用是具体的，因而是有限的，具有一定的认识意义；而本体则是抽象的，因而是无限的，并不具有任何确定的认识意义。所以，世界上并不存在确定的东西。

参考文献：
张三慧，《大学物理学<量子物理>》清华大学出版社2000年8月第二版34页35页
李士本，张力学，王晓峰《自然科学简明教程》，浙江大学出版社2006年2月第一版，68页.72页
黄理稳，李学荣《科学技术发展简史》华南理工大学出版社，2002年3月第一版，136页
全林，《科技史简论》，科学出版社，2002年3月第一版，213页,214页
周建，《没有极限的科学》，北京理工大学出版社，2006年4月第一版，102页
吴平，《大学物理实验教程》机械工业出版社，2005年9月第一版，4页

高分求关于工程热力学的论文

　　同志你好:
　　以下是我总结的材料,请核对后使用
　　祝愿你工作愉快

　　工程热力学

　　热力学是研究热现象中，物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科。
　　工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。
　　工程热力学的基本任务是：通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环和工质的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环，提高热能利用率和热功转换效率。
　　为此，必须以热力学基本定律为依据，探讨各种热力过程的特性；研究气体和液体的热物理性质，以及蒸发和凝结等相变规律；研究溶液特性也是分析某些类型制冷机所必需的。现代工程热力学还包括诸如燃烧等化学反应过程，溶解吸收或解吸等物理化学过程，这就又涉及化学热力学方面的基本知识。
　　工程热力学是关于热现象的宏观理论，研究的方法是宏观的，它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律作为推理的基础，通过物质的压力 、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和热力过程进行研究。
　　这种方法，把与物质内部结构有关的具体性质，当作宏观真实存在的物性数据予以肯定，不需要对物质的微观结构作任何假设，所以分析推理的结果具有高度的可靠性，而且条理清楚。这是它的独特优点。
　　古代人类早就学会了取火和用火，不过后来才注意探究热、冷现象的实质。但直到17世纪末，人们还不能正确区分温度和热量这两个基本概念的本质。在当时流行的“热质说”统治下，人们误认为物体的温度高是由于储存的“热质”数量多。1709～1714年华氏温标和1742～1745年摄氏温标的建立，才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术，为科学地观测热现象提供了测试手段，使热学走上了近代实验科学的道路。
　　1798年，朗福德观察到用钻头钻炮筒时，消耗机械功的结果使钻头和筒身都升温。1799年，英国人戴维用两块冰相互摩擦致使表面融化，这显然无法由“热质说”得到解释。1842年，迈尔提出了能量守恒理论，认定热是能的一种形式，可与机械能互相转化，并且从空气的定压比热容与定容比热容之差计算出热功当量。
　　英国物理学家焦耳于1840年建立电热当量的概念，1842年以后用不同方式实测了热功当量。1850年，焦耳的实验结果已使科学界彻底抛弃了“热质说”。公认能量守恒、能的形式可以互换的热力学第一定律为客观的自然规律。能量单位焦耳就是以他的名字命名的。
　　热力学的形成与当时的生产实践迫切要求寻找合理的大型、高效热机有关。1824年，法国人卡诺提出著名的卡诺定理，指明工作在给定温度范围的热机所能达到的效率极限，这实质上已经建立起热力学第二定律。但受“热质说”的影响，他的证明方法还有错误。1848年，英国工程师开尔文根据卡诺定理制定了热力学温标。1850年和1851年，德国的克劳修斯和开尔文先后提出了热力学第二定律，并在此基础上重新证明了卡诺定理。
　　1850～1854年，克劳修斯根据卡诺定理提出并发展了熵的概念。热力学第一定律和第二定律的确认，对于两类“永动机”的不可能实现作出了科学的最后结论，正式形成了热现象的宏观理论热力学。同时也形成了“工程热力学”这门技术科学，它成为研究热机工作原理的理论基础，使内燃机、汽轮机、燃气轮机和喷气推进机等相继取得迅速进展。
　　与此同时，在应用热力学理论研究物质性质的过程中，还发展了热力学的数学理论，找到了反映物质各种性质的相应的热力学函数，研究了物质在相变、化学反应和溶液特性方面所遵循的各种规律 。1906年，德国的能斯脱在观察低温现象和化学反应中发现热定理；1912年，这个定理被修改成热力学第三定律的表述形式。
　　二十世纪初以来，对超高压、超高温水蒸汽等物性，和极低温度的研究不断获得新成果。随着对能源问题的重视，人们对与节能有关的复合循环、新型的复合工质的研究发生了很大兴趣。