能量守恒定律的形成與發(fā)展

1、內(nèi)蒙古民族大學本科生畢業(yè)論文1引言能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)歷經(jīng)了幾個世紀一大批著名物理學家為此做出貢獻利用這一定律能解決許多實際問題例如否定永動機的存在為不同能量之間的轉(zhuǎn)化提供理論支持等等.因此對能量守恒定律的研究無論在理論上還是在實際上都很重要.1.能量守恒定律發(fā)展的主要歷程以及為此做出主要貢獻的科學家1.1德國的羅伯特邁爾通過對動物熱的研究二發(fā)現(xiàn)能量守恒羅伯特邁爾生于德國的海爾布隆，他的父親是位藥劑師，在父親的影響下，他走上了學醫(yī)的道路，

2、1840年到1841年初，邁爾在一艘海輪上為了幾個月隨船醫(yī)生，這段船上的生活雖然不長，卻開闊了邁爾的視野，激發(fā)了他的科學聯(lián)想，更重要的是，這段歷程使他從醫(yī)學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，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家的人的靜脈血那樣暗淡，而是像動脈血那樣鮮艷。當?shù)蒯t(yī)生告訴他這種現(xiàn)象在當?shù)厥堑教幙梢姷乃€聽海員說，下雨時海水比較熱，看到這些現(xiàn)象邁爾想到食物中含有化學能，它可以轉(zhuǎn)化為熱

3、，在熱帶高溫情況下，機體只需要吸收食物中少許的熱量，所以機體中食物的燃燒過程減弱了，應此靜脈血中留下了較多的氧。邁爾還認為，除了人體體熱來自食物轉(zhuǎn)化而來的化學能之外，人體動力也來自同一能源。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，工作之余他對自己在海輪上的發(fā)現(xiàn)繼續(xù)進行研究，寫成了一篇題為《論力的量和質(zhì)的測定》的論文，投給德國當時最具權(quán)威性的刊物《物理學和化學年檢》，但是該雜志的主編根道夫十分厭惡黑格爾的思辨哲學，他認為

4、邁爾的文章引進了思辨的內(nèi)容和缺少精確的實驗，邁爾在初次受挫之后，并不氣餒，繼續(xù)努力，后來他又寫成《論無機界的力》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家李比希發(fā)表于他主編的《化學和數(shù)學》的刊物上，在這篇文章中，邁爾從”無不生又，有不生物”原因等于結(jié)果等哲學觀念出發(fā)，表達了物理，化學過程中力的守恒的思想。1845年，邁爾自費發(fā)表了第二篇論文《與有機運動相聯(lián)系的新陳代謝》，在文章中闡述了有關(guān)能內(nèi)蒙古民族大學本科生畢業(yè)論

5、文3問和肌肉的作用來源于食物的燃燒熱。通過對動物體的大量實驗，總結(jié)出：一種自然力如果由另一種自然力產(chǎn)生時，其中的當量不變。這最終導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物理學會發(fā)表了著名的關(guān)于力的守恒講演。他從當時已有的科學成果第一次用數(shù)學方法詳細地他出能量守恒定律。主要論點是：〈1〉一切科學都可以歸結(jié)為力?！?〉證明了牛頓力學和拉格朗日力學在數(shù)學上的等價，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量度

6、力；〈3〉所有這些能量是守恒的。他還討論了當時已知的力學、電學、化學的各種科學成果。嚴謹?shù)卣撟C了各種運動中能量的守恒定律，這些內(nèi)容后來寫成專著《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，焦耳從實驗方面測定了熱功當量，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通常主要歸之于他們?nèi)恕?.能量守恒定律的推導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.能量守恒定律是無數(shù)事實中得出來的結(jié)論是物理學中具有普遍性的定律之一可以適用于任何變化過程無論是機械的、熱的、電磁的、原子和原子核內(nèi)的等等。在此僅介紹在機械、熱兩方面的能量守恒定律的推導。2.2在機械方面能量守恒的推導以前學過系統(tǒng)動能定理（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。對于幾個物體組成