自然科学近代后期科学技术概论VIP免费

第四讲近代后期科学技术概论一、天文学：(1)天文观测的新发现；(2)赫歇尔的恒星天文学；(3)天体物理的兴起；(4)天体起源和演化假说:康德~拉普拉斯星云假说和洛克耶的恒星演化理论；二、地质学：(1)水成论和火成论之争；(2)灾变论和渐变论之争。近代后期的科学成就三、物理学：（1）能量守恒与转化定律(热力学第一定律)的发现1842年，德国的青年医生迈尔(J.R.Mayer,1814~1878)，写成了他的第一篇关于能量守恒和转化定律论文《论无机自然界的力》。论文发往当时德国主要物理学年鉴杂志，结果被主编波根多夫拒绝发表而退了回来。虽然化学家李比希主编的化学年鉴杂志1842年5月号上发表了迈尔的论文，但并未引起人们的注意。1840年，22岁的英国物理学家焦耳测定了电流的热效应，发现一定时间内电流通过导线所产生的热量，同导线的电阻和电流强度平方乘积成正比。这就是著名的焦耳定律。1843年，焦耳又做了一个实验，他把盛有水的容器放进磁场中，然后让一个线圈在水中旋转，测量运动线圈中感生电流产生的热和维持运动所消耗的能量。实验表明消耗的能和产生的热能与电流的平方成正比。因此，产生的热和用来产生的机械动力之间存在恒定的比例。焦耳把这一结果写在《论电磁的热量效应和热的机械值》。亥姆霍兹、德国物理学家、生理学家，于1847年出版了《论力的守恒》一书，给出了对不同形式的能的数学表示式，并研究了它们之间相互转化的情况，从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大的一篇历史性文献。几乎与迈尔、焦耳和赫尔姆霍茨的发现同时，英国业余科学家、律师格罗夫从对电的研究，也达到了能量守恒和转化定律的发现。凯尔文完整系统的表述热力学第一定律(能量守恒定律)当一个系统的工作物质从某一给定的状态无论以何种方式过渡到另一给定状态时，该系统对外做功与传递热量的总和是守恒的。即△U=A+Q。其中：△U~表示系统内能的变化；A~表示系统对外做的功；Q~表示这个过程中系统传递外界的热量。定律内容的理解：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。(2)热力学第二定律和分子物理1850年，德国物理学家克劳修斯在热力学第一定律的基础上，研究卡诺机时提出：热不可能自发地、不付代价地从低温传到高温。(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。)1851年凯尔文提出了热力学第二定律：不可能从单一热源取热，把它全部变为功，而不产生其它任何影响。这些表述都是等效的。分子物理克劳修斯克劳修斯在在18571857年发表的年发表的《《论热运动的形式论热运动的形式》》中，中，提出理想气体分子的运动模型，对热力学做了提出理想气体分子的运动模型，对热力学做了动力学解释。动力学解释。麦克斯韦麦克斯韦用用概率统计学方法概率统计学方法研究了分子运动；研究了分子运动；波尔兹曼波尔兹曼则发展了麦克斯韦的速度分析定律，提则发展了麦克斯韦的速度分析定律，提出了出了平衡态气体分子的能量均分定律平衡态气体分子的能量均分定律(3)电磁理论电磁学创立于18世纪中叶，系统化于19世纪下半叶。电磁场理论的奠基者----法拉第麦克斯韦麦克斯韦1、人们对电磁现象的早期认识摩擦生电：吉尔伯特于1600年出版了《磁石》一书，对磁铁作了研究。但他认为电与磁是两种孤立的现象。1650年，荷兰人发明了最早的蓄电容器，即莱顿电瓶；美国的富兰克林证实了天电与地电是同一的；意大利的伽伐尼发现了生物电。意大利生物学家伽伐尼2、连续电源的获得电的产生：(1)接触说~伏打~每种金属都是电流体，张力不同，两种金属接触后，电流从张力高处向张力低处流动，形...