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发布时间: 2009-11-25 05:33:26      来源:www.xauat.edu.cn

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什么是自体免疫性肝炎
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          能量守恒和转化定律的发现   对于能量守恒和转化的认识,来自于从事各种不同研究工作的科学家,十八世纪
 的俄国科学家罗蒙诺索夫(1711-1765)对于热的现象的解释曾用了能量守恒思想。
 他说:“假使温度较高的物体A同温度较低的物体B接触时,在接触处物体A的微粒比物
 体B中的微粒,更加迅速地运动,就带动了物体B中微粒的运动,也就是说,物体A中的
 微粒把一部分运动传导给物体B的微粒,前者减去了多少,后者就加进了多少,因此物
 体A微粒加速了物体B的微粒运动时,它便减缓了自身的运动速度。由此可见,物体A与
 物体B相接触使其变热时,它自身便会变冷起来。”(《罗蒙诺索夫关于自然历史科学
 的著作》,1911年彼得堡科学院发面原书40-41页。)十九世纪前半世纪最卓越的化学
 家之一李比西(Liebig,1803一1873)设想过,动物的机械能以及它们的体热,可能
 是由它们的食物化学能转化来的。到了1840年,人们对能量的转化的研究有了新的突
 破。这一年,在由荷兰之唐特丹驶往爪哇的一艘轮船上,一位德国的青年医生迈尔,
 发现病人的静脉血比他在欧洲看见的颜色要鲜红一些,与动脉的血几乎没有多少区别,
 他最初以为弄错了血管,但在当地人告诉他这种现象在热带是不足为奇时,他开始研
 究这个现象,求其解释。最后使他想到,静脉的血在热带所以鲜红是由于含有较多的
 氧,这多余的氧是从何而来?在热带,由于环境温度高,提供体热所燃烧掉的食物减
 少,所以氧气损耗少。迈尔的发现支持了体热来自食物化学能的见解。迈尔还进一步
 假定,肌肉的机械能也来自同一能源。这样,迈尔已经发现了:机械能、热能、化学
 能是等价的并且可以互相转化。迈尔回国后,抓住这个课题不放,继续研究能量的转
 化。在十九时纪初,人们已经注意到气体在真空中膨胀并不发生热的变化,但是气体
 反抗压力膨胀,就要作机械功,就要吸收热。迈尔看出在第二种情况下,机械功是由
 所吸收的热产生的,两者是等价的,他首先提出了“热功当量”这个概念。并根据当
 时的科学资料,计算出热的机械当量。迈尔计算的值为1卡=365克・米。迈尔把他的
 研究成果写成论文,寄给德国的物理学杂志,主编波根道人借口论文中没有实验,将
 原稿退回,以避免那个时期自然哲学家空谈的倾向。而李比西主编的一个化学杂志,
 采纳了这篇重要论文,能量守恒和转化定律的第一篇论文,在1842年公布于世。

   迈尔意识到他自己发现的重大意义,他在1848年还探讨了太阳热的来源问题,用
 流星在大气中失去动能来解释流星的发光,还把能量守恒问题应用到退潮和涨潮的问
 题上。

   不管人们对迈尔的发现采取什么态度,但人们总是在不断寻求自然界的规律的,
 自然界规律性的最简单形式之一,是表示了某种物理量的不变性,所以对于守恒量的
 寻求不仅是合理的而且也是极为重要的研究方法。迈尔就是在自然界中寻求对人类极
 为重要的不变的量,他在1845年发表的论文中一开头就讲:“在真理上讲来,天地间
 只有一种能(他用的是力--编者),这种能在无生及有生的自然中永远流传着。”在
 这篇论文中,迈尔明确地指出:机械能的消耗,可以产生热的、磁的、电的、化学的
 效应。迈尔的思想,超过了当时物理学界的水平。
  
   对能量守恒和转化定律作出重大贡献的第二号人物,是英国曼彻斯特一个酿酒商
 兼业余科学家焦耳(J.P.Joule,1818-1889)。焦耳是英国著名化学家道尔顿
 (J.Dalton,1766-1844)的学生,在科学的园地里,引起他兴趣的是化学和物理,
 但这两门科学,都是以实验为基础的,所以他在学习中很注意培养自己的实验技术的
 才能。焦耳首先研究的是电,焦耳与电学家戴维和法拉弟不同,他集中研究电流的热
 效应。在1840年,他测量了电流通过电阻发出的热量,发现和电路的电阻、通电时间、
 电流的平方成正比,这种关系就是尽人皆知的焦耳定律。焦耳不仅从定性上认识到能
 是不灭的,是可以互相转化的,还从实验上定量地测出了热功当量。他用一种桨轮放
 在水中旋转,使水变得热起来,后来他不仅用水,而且用鲸鱼的鱼油来作实验,测得
 热功当量的平均值为428.9千克重米/千卡。从1843年起实验持续进行了40'年,前后
 作了400多次。由于他使用的是水银温度计(如果用空气温度计来校正,在15℃时用水
 银温度计测得的温度比实际较低,约有0.3%的误差),用的又是钢量热器,他所取的
 铜的比热较大,所以与现在公认的值427千克重米/千卡相比有0.8%的误差,但焦耳
 用很简单的设备,获得热功当量的数值为423.5千克重米/千卡,实为后人所钦佩。
  
   和迈尔一样,焦耳的重要研究成果并没有引起当时人们的注意。英国皇家学会拒
 绝发表他的两篇论文,到1847年英国科学促进协会开会时,开耳芬爵士才注意到焦耳
 工作的重要性。开耳芬指出,焦耳的研究结果与法国工程师的热机理论相矛盾,焦耳
 的实验表明机械能是定量地转化为热,而法国的热机理论指出这种倒转的变化是不会
 发生的。

   除了迈尔、焦耳、格罗夫以外,独立地求得机械当量或提出能量守恒定律的还有
 丹麦的柯尔丁(Colding,1815-1888),德国的赫尔姆霍茨。赫尔姆霍茨的新贡献是:
 引进了“势能”的概念,提出了动能和势能永远不变的原理,他还用某种位函数来表
 示静电场、静磁场的能量,我们今天用质量和势的乘积来计算引力场的能量、用电荷
 和电势的乘积来计算静电场的能量时,都是直接以赫尔姆霍茨的理论为基础的。

   不过当时的自然科学家,对物理学中的“能”、“力”、“功”等概念分不清,
 滥用“力”的概念,夸大“力”的作用,有多少种运动就想象出多少种“力”与之对
 应,甚至把能量守恒表述成“力的守恒”,赫尔霍姆茨的《论力的守恒》中的“力”,
 实质上是“能”。开耳芬看到了科学发展中的这个弱点,采纳了托马斯・杨提出的能
 量概念,把力和能量区别开来。
  
   到1860年左右,能量守恒定律在科学界得到了普遍的承认,成为整个自然科学的
 基石。这个原理,可以和较早的质量守恒原理相媲美。牛顿动力学就在于这样一个认
 识:有一个量,称为质量,经过一切运动而不变,在化学家手里,天秤证明:质量守
 恒原理在化学变化中是有效的。比如在空气中燃烧的物体,它的质量并不消失,如果
 把所产生的物质收集起来,它们的总量必等于原物体与所消耗的空气质量的总和。能
 量也是这样:在物质运动形式的一系列转换中,能量是不变的。这样,物质和能量是
 既不能创造也不能毁灭,就成为人们研究自然界的两大法则。每一种新的理论,首先
 要检查它是否与质量守恒和能量守恒原理相符合,只有相符合的才有可能成立,不相
 符合的就必然淘汰。

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