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多選
使用水銀溫度計測量液體的溫度,不正確的做法是

A.溫度計的玻璃泡有部分浸入液體中
B.溫度計的玻璃泡置于液面之上
C.把溫度計從液體中取出來后在讀數(shù)
D.溫度計的玻璃泡要全部浸入待測液體中,但不碰到容器底或容器壁
相關習題

科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

《熔化和凝固》基礎練習(1)

1.下面幾種說法,是對還是錯 

  (1)同一種物質(zhì)處于哪種狀態(tài)與該物質(zhì)此時的溫度有關.(     )

  (2)晶體熔化時的溫度叫做熔點.(     )

  (3)物質(zhì)吸收了熱量,溫度一定升高.(     )

  (4)非晶體沒有熔點,所以熔化時不吸熱.(     )

  (5)根據(jù)表中所列的幾種物質(zhì)的熔點,判斷以下幾題的是與非: 

物質(zhì)名稱  固態(tài)水銀 

 金 

 銅 

 鋼 

 固態(tài)氫 

 

熔點/℃ 

 -39

 1 064

 1 083

 1 300

 -259

 

  ①在-265 ℃時,氫是固態(tài).(     )

  ②純金掉入鋼水中不會熔化.(     ) 

  ③水銀溫度計在-40℃時不能使用.(     )

2.小明通過學習得到下面幾個結(jié)論,請幫他補充完整 

  (1)物質(zhì)從__________態(tài)變成__________態(tài)的現(xiàn)象叫做凝固,晶體凝固時的溫度叫__________.

  (2)酒精的凝固點是-117℃,它在-115℃時是__________態(tài),在-120℃時是__________態(tài).

  (3)鋼塊化成鋼水時,鋼塊要__________熱;水結(jié)成冰時,水要__________熱.

  (4)冬天北方農(nóng)村的菜窖里放幾桶水,菜就不易凍壞,這是因為水__________時會__________熱,因此窖內(nèi)溫度不致太__________.

  (5)小明針對本單元所學的知識列出了下面的表格,請幫他填寫完整 

固體分類  舉例 

 熔化過程 

 

是否吸熱 

 溫度 

 有無熔點 

 

晶體 

  

  

  

  

 

非晶體 

  

  

  

  

 

 

3.該選哪一項? 

  (1)坩鍋是冶煉金屬用的一種陶瓷鍋,能夠耐高溫.坩鍋內(nèi)盛有錫塊,坩鍋放在電爐上加熱,錫在逐漸熔化的過程中(     ) 

    A.要不斷吸熱,溫度不斷上升 

    B.要不斷放熱,溫度不斷上升 

    C.要不斷吸熱,溫度保持不變 

    D.要不斷放熱,溫度保持不變 

(2)用銅塊澆鑄銅像的過程,發(fā)生的物態(tài)變化是(     ) 

    A.一個凝固過程 

    B.一個熔化過程 

    C.先熔化后凝固 

    D.先凝固后熔化 

(3)我國首次赴南極考察隊于1984年11月20日從上海啟程,歷時約三個月,橫跨太平洋,穿越南北半球,航程二萬六千多海里,在南極洲南部的高蘭群島喬治島,建立了我國第一個南極科學考察基地——中國南極長城站.南極平均氣溫為-25℃,最低氣溫達-88.3℃.在那里用的液體溫度計是酒精溫度計,這是因為酒精的(     ) 

    A.凝固點較低 

    B.凝固點較高 

    C.沸點較低 

    D.沸點較高 

(4)在圖4—10中,描述晶體熔化的圖象應為(     ) 

                                圖4—10

4.某物體從200℃開始熔化,直到250℃還未熔化完,則這種物質(zhì)一定是__________.

5.俗話說“下雪不冷,化雪冷”.這是因為(    ) 

   A.下雪時雪的溫度比較高 

   B.化雪時要吸收熱量 

   C.化雪時要放出熱量 

   D.雪容易傳熱 

6.冰的質(zhì)量一定能增加的是(    ) 

   A.-10℃的冰投入1℃的水中 

   B.-10℃的冰放入1℃的空氣中 

   C.-2℃的冰放進0℃的水中 

   D.0℃的冰放進0℃的空氣中

 

 

 

 

7.純水的凝固點是0℃,海水的凝固點是-2.5℃,這說明水中如果摻有食鹽其凝固點會降低.小華把0℃的碎冰塊放在保溫杯中,在冰中撒一些食鹽,攪拌后用溫度計插在碎冰塊內(nèi)測量其溫度,發(fā)現(xiàn)所測得的溫度降到0℃以下.小華覺得很奇怪,他認為物體只有放熱后溫度才會降低,周圍環(huán)境的溫度都比0℃高,冰塊怎么會向周圍放熱呢?請你幫助小華想一想,這個現(xiàn)象有幾種可能的解釋.你能設計實驗來驗證或否定你的解釋嗎?

 

 

 

 

8.我國研制的一種聚乙烯材料,超過40℃時完全熔化,低于15℃時完全凝固.有人設計,把這種材料制成小顆粒,摻在水泥中制成地板或墻板,在晝夜溫度變化大的地區(qū)用這種地板和墻板修筑房屋,便可以起到調(diào)節(jié)室溫的作用.請你解釋,這種設計的原理是什么? 

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

在“使用溫度計測量液體的溫度”的活動課中,有以下三個場景:
場景一:A組的一個同學隨便選取了一支溫度計,在測量過程中同組的另一同學發(fā)現(xiàn)溫度計的液柱上升得很快,差不多上升到玻璃管頂.于是大喊:“快把溫度計取出來,不然….”但測量的同學還來不及把溫度計從液體中取出來,溫度計卻已經(jīng)“砰”的一聲脹破了.
場景二:B組的一個同學將溫度計的玻璃泡碰到容器底和容器壁.同組的同學告訴他:“要小心點,不然會損壞溫度計的.”話音剛落,溫度計的玻璃泡就損壞了.
場景三:C組同學在讀溫度計的示數(shù)時,有的仰視來讀,有的俯視來讀,還有的將溫度計從液體中取出來讀數(shù),結(jié)果他們測出的溫度值都不相同.他們感到奇怪:同一杯水,溫度為什么會不一樣了.
(1)請你結(jié)合自己在課堂上做這個實驗的體驗,分析總結(jié)一下,應如何正確使用溫度計.
______.
(2)用如圖所示的實驗裝置給兩杯水加熱,觀察其中溫度計示數(shù)不變的那一個,它的讀數(shù)是______℃,該實驗說明了什么?
答:______.
(3)下表是幾種物質(zhì)的沸點和熔點.
物質(zhì)熔點
/℃
沸點
/℃
水銀-38.8357
酒精-11778.5
0100
①溫度:南極的最低溫度為-88.3℃.應選用______溫度計來測量南極氣溫,因為______;
②在標準大氣壓下,沸水的溫度為100℃.應選用______溫度計來測量沸水溫度,因為______.

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科目:初中物理 來源:2011-2012學年河北省張家口市萬全縣八年級(上)期末物理模擬試卷(一)(解析版) 題型:解答題

在“使用溫度計測量液體的溫度”的活動課中,有以下三個場景:
場景一:A組的一個同學隨便選取了一支溫度計,在測量過程中同組的另一同學發(fā)現(xiàn)溫度計的液柱上升得很快,差不多上升到玻璃管頂.于是大喊:“快把溫度計取出來,不然….”但測量的同學還來不及把溫度計從液體中取出來,溫度計卻已經(jīng)“砰”的一聲脹破了.
場景二:B組的一個同學將溫度計的玻璃泡碰到容器底和容器壁.同組的同學告訴他:“要小心點,不然會損壞溫度計的.”話音剛落,溫度計的玻璃泡就損壞了.
場景三:C組同學在讀溫度計的示數(shù)時,有的仰視來讀,有的俯視來讀,還有的將溫度計從液體中取出來讀數(shù),結(jié)果他們測出的溫度值都不相同.他們感到奇怪:同一杯水,溫度為什么會不一樣了.
(1)請你結(jié)合自己在課堂上做這個實驗的體驗,分析總結(jié)一下,應如何正確使用溫度計.
______.
(2)用如圖所示的實驗裝置給兩杯水加熱,觀察其中溫度計示數(shù)不變的那一個,它的讀數(shù)是______℃,該實驗說明了什么?
答:______.
(3)下表是幾種物質(zhì)的沸點和熔點.
物質(zhì)熔點
/℃
沸點
/℃
水銀-38.8357
酒精-11778.5
100
①溫度:南極的最低溫度為-88.3℃.應選用______溫度計來測量南極氣溫,因為______;
②在標準大氣壓下,沸水的溫度為100℃.應選用______溫度計來測量沸水溫度,因為______.

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

    第十二屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

    一、(10分)有一支縫衣用的鋼針,與磁鐵接觸后磁化,試說出三種簡單實用的方法、判斷它的南北極。

    二、(12分)洗浴用的電熱水器的電功率是1.2kw,熱水器內(nèi)筒的直徑是30cm,高是50cm。如果加熱過程中的熱量散失率為10%,則把水從20℃加熱到70℃需要多長時間?

    三、(14分)攝影膠片的感光能力一定時,要獲得正確曝光的底片,鏡頭的透光面積和曝光時間的組合就應該是一定的。鏡頭的透光面積由叫做“光圈”的機構(gòu)控制,通常有22、16、ll、8、5.6、4、2.8等數(shù)字代表,22就表示此時鏡頭透光的直徑是它的焦距f的1/22,依此類推。

曝光時間的長短由叫做“快門”的機構(gòu)控制,通常用500、250、125、60、30、15等數(shù)字代表,500就表示此時曝光的時間是1/500s,依此類推,F(xiàn)在通過試攝已經(jīng)知道,光圈、速度的最佳曝光組合是ll、15,如果為了其他需要而必須先用5.6的光圈,試計算應該選用的快門速度。

    四、(14分)已知空氣的密度為1.29kg/m3,估算人體在空氣中受到的浮力。

    五、(14分)某機床上使用一臺直流電動機,標有“36V,24W"’的字樣。用多用電表測得電機的電阻為2Ω。試計算臺電動機在滿負荷工作時的效率。    六、(14分)小剛今年15歲,因重感冒輸液,針頭插在左手背的靜脈上。其間他必須下床,這時他發(fā)現(xiàn)只有右手把藥瓶高高舉起時,血液才不會回流輸液管內(nèi)。試根據(jù)這個現(xiàn)象估算,他手上靜脈的血壓比大氣壓強大多少。這個差值相當于多少毫米高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(水銀的密度是13.6×lO3kg/m3)?  

    七、(14分)下表摘自一個冰箱的說明書.依據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算冰箱在給定的工作狀態(tài)下壓縮機平均每天工作時間。并回答:要帶著外包裝把冰箱搬到室內(nèi),屋門寬度不能小于多少?

氣候類型

ST

總效容積(L)

305

冷凍食品儲室有效容積(L)

70

輸入功率(W)

170

除霜功率(W)

140

冷凍能力(kg/24h)

10

耗電量(kW·h/24h)

1.6

防觸電保護類型

l

電源(AC)

220V/50HZ

氣候類型

ST

制冷劑

R134a.140g

冷凍室星級

  ****

  外型尺寸(mm)

  599×702×1653

  外包裝尺寸(mm)

  654×799×1768

  重量(kg)

  75

    八、(8分)下圖中的甲、乙兩個房間里的兩壺水都已燒開,試判斷哪個房間的氣溫比較

高。說明理由。

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

    第十二屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

    一、(10分)有一支縫衣用的鋼針,與磁鐵接觸后磁化,試說出三種簡單實用的方法、判斷它的南北極。

    二、(12分)洗浴用的電熱水器的電功率是1.2kw,熱水器內(nèi)筒的直徑是30cm,高是50cm。如果加熱過程中的熱量散失率為10%,則把水從20℃加熱到70℃需要多長時間?

    三、(14分)攝影膠片的感光能力一定時,要獲得正確曝光的底片,鏡頭的透光面積和曝光時間的組合就應該是一定的。鏡頭的透光面積由叫做“光圈”的機構(gòu)控制,通常有22、16、ll、8、5.6、4、2.8等數(shù)字代表,22就表示此時鏡頭透光的直徑是它的焦距f的1/22,依此類推。

曝光時間的長短由叫做“快門”的機構(gòu)控制,通常用500、250、125、60、30、15等數(shù)字代表,500就表示此時曝光的時間是1/500s,依此類推,F(xiàn)在通過試攝已經(jīng)知道,光圈、速度的最佳曝光組合是ll、15,如果為了其他需要而必須先用5.6的光圈,試計算應該選用的快門速度。

    四、(14分)已知空氣的密度為1.29kg/m3,估算人體在空氣中受到的浮力。

    五、(14分)某機床上使用一臺直流電動機,標有“36V,24W"’的字樣。用多用電表測得電機的電阻為2Ω。試計算臺電動機在滿負荷工作時的效率。    六、(14分)小剛今年15歲,因重感冒輸液,針頭插在左手背的靜脈上。其間他必須下床,這時他發(fā)現(xiàn)只有右手把藥瓶高高舉起時,血液才不會回流輸液管內(nèi)。試根據(jù)這個現(xiàn)象估算,他手上靜脈的血壓比大氣壓強大多少。這個差值相當于多少毫米高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(水銀的密度是13.6×lO3kg/m3)?  

    七、(14分)下表摘自一個冰箱的說明書.依據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算冰箱在給定的工作狀態(tài)下壓縮機平均每天工作時間。并回答:要帶著外包裝把冰箱搬到室內(nèi),屋門寬度不能小于多少?

氣候類型

ST

總效容積(L)

305

冷凍食品儲室有效容積(L)

70

輸入功率(W)

170

除霜功率(W)

140

冷凍能力(kg/24h)

10

耗電量(kW·h/24h)

1.6

防觸電保護類型

l

電源(AC)

220V/50HZ

氣候類型

ST

制冷劑

R134a.140g

冷凍室星級

  ****

  外型尺寸(mm)

  599×702×1653

  外包裝尺寸(mm)

  654×799×1768

  重量(kg)

  75

    八、(8分)下圖中的甲、乙兩個房間里的兩壺水都已燒開,試判斷哪個房間的氣溫比較

高。說明理由。

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

在“使用溫度計測量液體的溫度”的活動課中,有以下三個場景:
場景一:A組的一個同學隨便選取了一支溫度計,在測量過程中同組的另一同學發(fā)現(xiàn)溫度計的液柱上升得很快,差不多上升到玻璃管頂.于是大喊:“快把溫度計取出來,不然….”但測量的同學還來不及把溫度計從液體中取出來,溫度計卻已經(jīng)“砰”的一聲脹破了.
場景二:B組的一個同學將溫度計的玻璃泡碰到容器底和容器壁.同組的同學告訴他:“要小心點,不然會損壞溫度計的.”話音剛落,溫度計的玻璃泡就損壞了.
場景三:C組同學在讀溫度計的示數(shù)時,有的仰視來讀,有的俯視來讀,還有的將溫度計從液體中取出來讀數(shù),結(jié)果他們測出的溫度值都不相同.他們感到奇怪:同一杯水,溫度為什么會不一樣了.
(1)請你結(jié)合自己在課堂上做這個實驗的體驗,分析總結(jié)一下,應如何正確使用溫度計.
a、選擇合適的溫度計,被測溫度不要超過其量程
b、溫度計的玻璃泡要浸入被測液體中,不要碰到容器壁和底
c、稍過一會兒,等示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)
d、讀數(shù)時溫度計的玻璃泡仍留在被測液體中,視線要和液柱的上表面相平
a、選擇合適的溫度計,被測溫度不要超過其量程
b、溫度計的玻璃泡要浸入被測液體中,不要碰到容器壁和底
c、稍過一會兒,等示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)
d、讀數(shù)時溫度計的玻璃泡仍留在被測液體中,視線要和液柱的上表面相平

(2)用如圖所示的實驗裝置給兩杯水加熱,觀察其中溫度計示數(shù)不變的那一個,它的讀數(shù)是
96
96
℃,該實驗說明了什么?
答:
液體沸騰時雖然繼續(xù)吸熱但溫度保持不變
液體沸騰時雖然繼續(xù)吸熱但溫度保持不變

(3)下表是幾種物質(zhì)的沸點和熔點.
物質(zhì) 熔點
/℃
沸點
/℃
水銀 -38.8 357
酒精 -117 78.5
0 100
①溫度:南極的最低溫度為-88.3℃.應選用
酒精
酒精
溫度計來測量南極氣溫,因為
在-88.3℃時水和水銀已凝固
在-88.3℃時水和水銀已凝固
;
②在標準大氣壓下,沸水的溫度為100℃.應選用
水銀
水銀
溫度計來測量沸水溫度,因為
溫度達到78.5℃時酒精已沸騰雖然吸熱但示數(shù)保持不變,測不出水的溫度
溫度達到78.5℃時酒精已沸騰雖然吸熱但示數(shù)保持不變,測不出水的溫度

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

2008初中物理中考模擬練習題(二)

(120分鐘,100分)

一、判斷題(每題1分,共10分) 

  1.彈簧秤的刻度是均勻的,是因為彈簧的伸長跟它所受的拉力成正比!。??) 

  2.使用滑輪組能省多少力,只與動滑輪的個數(shù)有關!。??) 

  3.一節(jié)干電池的電壓為1.5伏,這就是說:在由它作電源的電路里,每秒鐘電流做功為1.5焦耳!。??) 

  4.在“測定滑輪組的機械效率”的實驗中,對于給定的一個滑輪組,若在動滑輪下面分別掛200克或400克砝碼時,這個滑輪組的機械效率不會發(fā)生變化!。??) 

  5.光沿著鏡面的法線入射在鏡面上,傳播方向?qū)⒉粫淖!。??)

   每千克攝氏度 (??) 

  8.眼睛能看到鏡子里的像,是由于像發(fā)出的光線射入眼睛中的緣故!。??) 

  9.通過導體的電量越多,那么導體中的電流強度就越大!。??) 

  10.一根鐵棒在磁場中作切割磁感線運動時,鐵棒兩端能產(chǎn)生感應電壓,但棒中不能產(chǎn)生感應電流。。??) 

二、填空題(每題1分,共22分) 

  1.已知大氣壓為760毫米汞柱,如圖2-1s所示的托里拆利實驗中,管內(nèi)水銀上方是真空,則管內(nèi)A點的壓強為__________毫米汞柱,槽內(nèi)B點的壓強為__________毫米汞柱。

  時,受到__________牛頓的浮力,這時把鐵塊掛在彈簧秤上,彈簧秤的讀數(shù)為__________牛頓。 

  3.一個工人用一個動滑輪提升重物,動滑輪的機械效率為90%,他作用在繩上的拉力為250牛頓,則此重物為__________牛頓。 

  4.燈泡上標有“220V 40W”字樣,它正常發(fā)光時,電流強度為__________安,電阻為 ,2秒鐘內(nèi)通過它的電量為__________,2秒鐘內(nèi)電流所作的功為__________。

  桌面上,用20牛頓的力豎直向下壓它,桌面受到的壓強是__________帕斯卡,用20牛頓的力豎直向上提它,則桌面受到的壓強是__________帕斯卡。

  焦/(千克·℃),若將該金屬塊的質(zhì)量減少2倍,加熱時間增加一倍,則這時所測得的該金屬塊的比熱為__________焦/(千克·℃)。 

  7.1820年丹麥物理學家 ,發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在著__________,我國宋代科學家__________,是世界上第一個清楚地、準確地論述磁偏角的科學家。

   

  9.開口容器里的液體在任何溫度下都一定是處在物態(tài)變化中的__________過程;這個過程中只在液體的__________上發(fā)生。 

  10.在射擊瞄準中有一個要領叫做“三點一直線”,這是利用了光__________的原理。光從空氣斜射到水中,當入射角逐漸增大時,折射角將__________。 

三、選擇題:(每題2分,共24分)

   (??)

  2.已知鋁的密度小于銅的密度,分別用鋁和銅做一個實心球,下面哪種情況是不可能的: (??)

  3.下列關于壓力的說法哪個正確:。??)

  4.一個物體不帶電,是因為它:。??)

   

   10米深水中的物體勻速提高2米,則拉力對重物做功為: (??)

  7.一只空心球總體積為V,球腔容積為V/2,當腔內(nèi)不灌水時,它在水中有一半露出水面,若將球腔內(nèi)注滿水再放入水中,則:。??)

  8.在下列現(xiàn)象中屬于光的折射的是: (??)

  9.如圖2-3所示四個電路中,屬于并聯(lián)電路的正確圖是:。??)

  下,三個物體都沿力的方向分別移動了距離S,則力F所做的功是:(??)

  11.根據(jù)分子運動論,下列說法中錯誤的是。??)

  [ ]

四、實驗題:(1題6分,2題9分,共15分) 

  1.在測量滑輪組的機械效率的實驗中,所用器材有:(a)刻度尺;(b)彈簧秤(測力范圍0-3牛頓)(c)滑輪四只,每只重2.5牛頓;(d)適當長的細繩。 

   (1)根據(jù)現(xiàn)有的實驗器材,在圖2-5所示的四個滑輪組中,只有選用圖 滑輪組,才能用最小的力提起6.8牛頓的重物,并畫出該滑輪繩子的繞法。

  2.如圖2-6所示是用來測定額定電壓為2.5伏的小燈泡的額定功率,(1)圖中C表應是__________表,D表應是__________表。(2)當合上電鍵時,發(fā)現(xiàn)燈泡兩端電壓為2伏,這時滑動觸頭應向__________方移動,直到表的指針為__________時,燈泡正常發(fā)光。這時應記錄的數(shù)據(jù)是__________與__________,燈泡額定功率的表達式P=__________。

   (3)上述實驗中如果D表有讀數(shù),C表無讀數(shù),毛病可能是__________;若C表有讀數(shù),D表無讀數(shù),毛病可能是__________。

五、作圖題(每題2分,共8分)

  出該發(fā)光點發(fā)出的一條光線經(jīng)平面鏡反射后通過B點的光路圖。(標出發(fā)光點A和入射點O的位置)。

  2.如圖2-8所示,用力的圖示法,畫出質(zhì)量為2kg的小球沿斜面滾下時所受的重力。

  3.根據(jù)圖2-9中所給通電導體的電流方向,標出磁針的N、S極和磁力線的方向。

  4.作出2-10中杠桿所受各力的力臂(O為支點)。

六、計算題(每題7分,共21分)

  水中,至少需在木塊下吊多大質(zhì)量的鐵球?

 

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英國杰出的物理學家。1818年12月24日生于曼徹斯特附近的索爾福德。父親是個富有的啤酒廠廠主。焦耳從小就跟父親參加釀酒勞動,學習釀酒技術,沒上過正規(guī)學校。16歲時和兄弟一起在著名化學家道爾頓門下學習,然而由于老師有病,學習時間并不長,但是道爾頓對他的影響極大,使他對科學研究產(chǎn)生了強烈的興趣。1838年他拿出一間住房開始了自己的實驗研究。他經(jīng)常利用釀酒后的業(yè)余時間,親手設計制作實驗儀器,進行實驗。焦耳一生都在從事實驗研究工作,在電磁學、熱學、氣體分子動理論等方面均作出了卓越的貢獻。他是靠自學成為物理學家的。

  焦耳是從磁效應和電動機效率的測定開始實驗研究的。他曾以為電磁鐵將會成為機械功的無窮無盡的源泉,很快他發(fā)現(xiàn)蒸汽機的效率要比剛發(fā)明不久的電動機效率高得多。正是這些實驗探索導致了他對熱功轉(zhuǎn)換的定量研究。

  從1840年起,焦耳開始研究電流的熱效應,寫成了《論伏打電所生的熱》、《電解時在金屬導體和電池組中放出的熱》等論文,指出:導體中一定時間內(nèi)所生成的熱量與導體的電流的二次方和電阻之積成正比。此后不久的1842年,俄國著名物理學家楞次也獨立地發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律,所以被稱為焦耳-楞次定律。這一發(fā)現(xiàn)為揭示電能、化學能、熱能的等價性打下了基礎,敲開了通向能量守恒定律的大門。焦耳也注意探討各種生熱的自然“力”之間存在的定量關系。他做了許多實驗。例如,他把帶鐵芯的線圈放入封閉的水容器中,將線圈與靈敏電流計相連,線圈可在強電磁鐵的磁場間旋轉(zhuǎn)。電磁鐵由蓄電池供電。實驗時電磁鐵交替通斷電流各15分鐘,線圈轉(zhuǎn)速達每分鐘600次。這樣,就可將摩擦生熱與電流生熱兩種情況進行比較,焦耳由此證明熱量與電流二次方成正比,他還用手搖、砝碼下落等共13種方法進行實驗,最后得出:“使1磅水升高1°F的熱量,等于且可能轉(zhuǎn)化為把838磅重物舉高1英尺的機械力(功)”(合460千克重米每千卡)?偨Y(jié)這些結(jié)果,他寫出《論磁電的熱效應及熱的機械值》論文,并在1843年8月21日英國科學協(xié)會數(shù)理組會議上宣讀。他強調(diào)了自然界的能是等量轉(zhuǎn)換、不會消滅的,哪里消耗了機械能或電磁能,總在某些地方能得到相當?shù)臒。這對于熱的動力說是極好的證明與支持。因此引起轟動和熱烈的爭議。

  為了進一步說服那些受熱質(zhì)說影響的科學家,他表示:“我打算利用更有效和更精確的裝置重做這些實驗。”以后他改變測量方法,例如,將壓縮一定量空氣所需的功與壓縮產(chǎn)生的熱量作比較確定熱功當量;利用水通過細管運動放出的熱量來確定熱功當量;其中特別著名的也是今天仍可認為是最準確的槳葉輪實驗。通過下降重物帶動量熱器中的葉片旋轉(zhuǎn),葉片與水的摩擦所生的熱量由水的溫升可準確測出。他還用其他液體(如鯨油、水銀)代替水。不同的方法和材料得出的熱功當量都是423.9千克重·米每千卡或趨近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的時間,不懈地鉆研和測定了熱功當量。他先后用不同的方法做了400多次實驗,得出結(jié)論:熱功當量是一個普適常量,與做功方式無關。他自己1878年與1849年的測驗結(jié)果相同。后來公認值是427千克重·米每千卡。這說明了焦耳不愧為真正的實驗大師。他的這一實驗常數(shù),為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律提供了無可置疑的證據(jù)。

  1847年,當29歲的焦耳在牛津召開的英國科學協(xié)會會議上再次報告他的成果時,本來想聽完后起來反駁的開爾文勛爵竟然也被焦耳完全說服了,后來兩人合作得很好,共同進行了多孔塞實驗(1852),發(fā)現(xiàn)氣體經(jīng)多孔塞膨脹后溫度下降,稱為焦耳-湯姆孫效應,這個效應在低溫技術和氣體液化方面有廣泛的應用。焦耳的這些實驗結(jié)果,在1850年總結(jié)在他出版的《論熱功當量》的重要著作中。他的實驗,經(jīng)多人從不同角度不同方法重復得出的結(jié)論是相同的。1850年焦耳被選為英國皇家學會會員。此后他仍不斷改進自己的實驗。恩格斯把“由熱的機械當量的發(fā)現(xiàn)(邁爾、焦耳和柯爾丁)所導致的能量轉(zhuǎn)化的證明”列為19世紀下半葉自然科學三大發(fā)現(xiàn)的第一項。

選自:《物理教師手冊》

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