能量守恒定律的形成與發(fā)展

1、內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文1引言能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷經(jīng)了幾個(gè)世紀(jì)一大批著名物理學(xué)家為此做出貢獻(xiàn)利用這一定律能解決許多實(shí)際問(wèn)題例如否定永動(dòng)機(jī)的存在為不同能量之間的轉(zhuǎn)化提供理論支持等等.因此對(duì)能量守恒定律的研究無(wú)論在理論上還是在實(shí)際上都很重要.1.能量守恒定律發(fā)展的主要?dú)v程以及為此做出主要貢獻(xiàn)的科學(xué)家1.1德國(guó)的羅伯特邁爾通過(guò)對(duì)動(dòng)物熱的研究二發(fā)現(xiàn)能量守恒羅伯特邁爾生于德國(guó)的海爾布隆，他的父親是位藥劑師，在父親的影響下，他走上了學(xué)醫(yī)的道路，

2、1840年到1841年初，邁爾在一艘海輪上為了幾個(gè)月隨船醫(yī)生，這段船上的生活雖然不長(zhǎng)，卻開闊了邁爾的視野，激發(fā)了他的科學(xué)聯(lián)想，更重要的是，這段歷程使他從醫(yī)學(xué)的途徑得出了能量守恒的結(jié)論，位海輪駛經(jīng)熱帶海域時(shí)，很多船員患了肺炎，在醫(yī)治中邁爾發(fā)現(xiàn)，他們的靜脈血不像生活在熱帶國(guó)家的人的靜脈血那樣暗淡，而是像動(dòng)脈血那樣鮮艷。當(dāng)?shù)蒯t(yī)生告訴他這種現(xiàn)象在當(dāng)?shù)厥堑教幙梢?jiàn)的他還聽海員說(shuō)，下雨時(shí)海水比較熱，看到這些現(xiàn)象邁爾想到食物中含有化學(xué)能，它可以轉(zhuǎn)化為熱

3、，在熱帶高溫情況下，機(jī)體只需要吸收食物中少許的熱量，所以機(jī)體中食物的燃燒過(guò)程減弱了，應(yīng)此靜脈血中留下了較多的氧。邁爾還認(rèn)為，除了人體體熱來(lái)自食物轉(zhuǎn)化而來(lái)的化學(xué)能之外，人體動(dòng)力也來(lái)自同一能源。1841年初，邁爾結(jié)束了海輪上的行醫(yī)生活，回到了海爾布隆，工作之余他對(duì)自己在海輪上的發(fā)現(xiàn)繼續(xù)進(jìn)行研究，寫成了一篇題為《論力的量和質(zhì)的測(cè)定》的論文，投給德國(guó)當(dāng)時(shí)最具權(quán)威性的刊物《物理學(xué)和化學(xué)年檢》，但是該雜志的主編根道夫十分厭惡黑格爾的思辨哲學(xué)，他認(rèn)為

4、邁爾的文章引進(jìn)了思辨的內(nèi)容和缺少精確的實(shí)驗(yàn)，邁爾在初次受挫之后，并不氣餒，繼續(xù)努力，后來(lái)他又寫成《論無(wú)機(jī)界的力》一文。這篇文章在1842年5月被一向注意各種自然力的著名化學(xué)家李比希發(fā)表于他主編的《化學(xué)和數(shù)學(xué)》的刊物上，在這篇文章中，邁爾從”無(wú)不生又，有不生物”原因等于結(jié)果等哲學(xué)觀念出發(fā)，表達(dá)了物理，化學(xué)過(guò)程中力的守恒的思想。1845年，邁爾自費(fèi)發(fā)表了第二篇論文《與有機(jī)運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的新陳代謝》，在文章中闡述了有關(guān)能內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論

5、文3問(wèn)和肌肉的作用來(lái)源于食物的燃燒熱。通過(guò)對(duì)動(dòng)物體的大量實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出：一種自然力如果由另一種自然力產(chǎn)生時(shí)，其中的當(dāng)量不變。這最終導(dǎo)致他明確提出能量守恒定律。1847年赫爾姆霍茨在新成立的德國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)表了著名的關(guān)于力的守恒講演。他從當(dāng)時(shí)已有的科學(xué)成果第一次用數(shù)學(xué)方法詳細(xì)地他出能量守恒定律。主要論點(diǎn)是：〈1〉一切科學(xué)都可以歸結(jié)為力?！?〉證明了牛頓力學(xué)和拉格朗日力學(xué)在數(shù)學(xué)上的等價(jià)，因而可以用拉格朗日的方法以力所傳受的能量或它所做的功來(lái)量度

6、力；〈3〉所有這些能量是守恒的。他還討論了當(dāng)時(shí)已知的力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)的各種科學(xué)成果。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C了各種運(yùn)動(dòng)中能量的守恒定律，這些內(nèi)容后來(lái)寫成專著《力之守恒》，于1853年發(fā)表。邁爾偏重于從自然力的相互聯(lián)系方面提出能量守恒的概念，焦耳從實(shí)驗(yàn)方面測(cè)定了熱功當(dāng)量，而赫爾姆霍茨則是從物理理論方面論證了能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律性，所以提出能量守恒定律的榮譽(yù)通常主要?dú)w之于他們?nèi)恕?.能量守恒定律的推導(dǎo)2.1什么是能量守恒定律能量守恒定律可以這樣敘述:在封閉系

7、統(tǒng)內(nèi)不論發(fā)生何種變化過(guò)程各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化但能量的總和是恒量.能量守恒定律是無(wú)數(shù)事實(shí)中得出來(lái)的結(jié)論是物理學(xué)中具有普遍性的定律之一可以適用于任何變化過(guò)程無(wú)論是機(jī)械的、熱的、電磁的、原子和原子核內(nèi)的等等。在此僅介紹在機(jī)械、熱兩方面的能量守恒定律的推導(dǎo)。2.2在機(jī)械方面能量守恒的推導(dǎo)以前學(xué)過(guò)系統(tǒng)動(dòng)能定理（1）0KKEEA??這里，和分別表示系統(tǒng)在終態(tài)和初態(tài)的總能量，表示作用在各物kE0kEA體上所有的力所作的功的總和。對(duì)于幾個(gè)物體組成