材料一十七至十八世纪, 多位科学家对能量的量度提出了不同的观点:1644年,笛卡尔用物体的质量和其速度的乘积来量度;1686年,莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度;1743年,达朗贝尔用“活力”(即物体受力作用通过一定距离)来量度。
材料二温度计不断改进给热与功研究精确化准备了必要条件。
材料三焦耳通过400多次的实验,于1849年精确地测定了热功当量关系的数值(相当于单位热量的功的数量即1卡(热化学卡)=4.1840焦耳),这一数值与现代公认值非常接近,为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。如图所示是焦耳研究热功当量关系的一个实验装置,通过重物的上下运动,带动叶片转动,通过做功使水的内能增大。实验中焦耳测得的数据如下:小配重重力G小=100牛,大配重重力G大=520牛,每升降一次配重各自移动的距离h=1米,热量计中水的质量m=500克(C水=4.2×103焦耳/千克)。升降次数与水温变化的关系如表:
升降次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
温度变化/℃ |
0.2 |
0.39 |
0.59 |
0.78 |
0.98 |
1.18 |