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热量的传递

  物体在任何时候都有一定的温度,在自然状态下,温度高的物体总会把热量传递给温量低的物体,直到它们之间的温度相等为止.那么,热量是怎样传递的呢?一般来说,有传导、对流和辐射三种传热方式.

  拿一根铁丝,把一端放在火上烧,另一端拿在手中,过一会儿你会觉得手拿的这一端也烫起手来;把一块烧热的砖放在地板上,过一会儿,你会发现地板也被烫热了.上面的例子告诉我们,物体的热量既可以在物体自身不同的部位间传递,也可以在不同的物体之间传递.这种热量自动地从温度高的物体(或部分)传到温度低的物体(或部分)的传递方式叫热传导.

  热传导在日常生活中用得很多:炒菜做饭的时候,火焰的热是通过热传导的方式传给铁锅,再通过铁锅传给饭或菜;用温度计测量温度时也是利用热传导,即温度计的玻璃泡的表面跟被测量的物体接触后,把待测物体的热传导到玻璃泡内部,使里面液体受热膨胀,这样液体的高度发生变化,显示温度量值.

  不同的物体传导热的本领是不同的.人们把善于传导热的物体叫做热的良导体,把不善于传导热的物体叫做热的不良导体.固体中的金属是热的良导体,其他的固体大都是不良导体,如石头、陶瓷、玻璃、木头、皮革、棉花等.我们用来烧饭、烧菜的锅都是用善于传热的金属制成的,目的就是能让热尽快地传给待加热的食物.冬季人们穿棉衣、毛衣或羽绒服,正是因为这类东西都是热的不良导体,可以保存身体散发出的热量,达到保暖的目的.

  热的另一种传导方式叫对流.

  取一个盛水的烧坏,里面放进几条小鱼.把烧杯倾斜放在架子上,杯口下面放一盏燃烧着的酒精灯.烧了一会,杯口的水开始沸腾,小鱼却仍然在里面悠然自得地游着.用手摸一摸烧杯的底部,原来杯子的底部还是凉的.

  这表明,水是热的不良导体.那么,为什么在水壶里的水,一会儿就被烧开了呢?

  原来,用水壶加热水的过程中,下部的水首先受热,体积膨胀变轻,向上浮起,而上部的水没有受热,比下部受热的水重,就向下沉.这样不断地上下交替运动,壶里的水就逐渐热起来,直到沸腾.这种传递热的方式叫做热对流,是热传递的又一种方式.

  除了水以外,空气也是热的不良导体,它也能通过对流来传递热量.如果你用手在炉的上方和炉门处试一试,就会感到,炉的上方有一股热气冒出来,而炉门处却有一股冷气吹入.这是因为炉膛内的空气受热膨胀上升,周围的冷空气就从炉门进入炉子来补充.冬季把炉子放在屋里,上升的热空气占据了上部空间,上部比较重的冷空气便下降,形成了冷热空气的不断对流,经过一段时间整个房子就变暖了.

  在日常生活中,利用气体对流的例子很多.例如,冬季用暖气片取暖,就是要用暖气片把空气加热,使空气对流,把热传遍室内.因此,暖气片一般要放在靠近窗户的地方,不能放在________.

  热的另一种传递方式叫热辐射.

  站在火炉或火堆旁,身体向着火的一面会感到热,这种热是从哪里来?空气是热的不良导体,不善于传导热,所以这不是传导来的.是空气对流吗?也不是,因为人的感觉只是向着火的一面热,而不是全身都热.这种热由温度高的物体沿直线直接向四周投射的传递方式叫辐射.太阳就是通过辐射的方式将热量传给地球的.

  热辐射是一种很重要的传递热的方式.可以说正因为有了太阳的辐射(普照),才有地球上的一切生命和人类活动.辐射是以热源为中心向四周发出的;在跟热源距离相等的位置上,辐射的强度是相等的.但辐射的强度限离开热源的距离有关,距离越远,辐射越弱.另外,障碍物如木板,能挡住辐射热.

  辐射还跟物体的颜色有关,颜色越深,吸收或散发辐射热的能力就越强;颜色越浅,吸收或散发辐射热的能力就越弱.夏天我们常穿________衣服.

(1)请在文章空处境上合适的词.

(2)我们中国的饮食文化中常有蒸、烤、煮、炸等多种技法.请你对照文章中关于热的传递方式分别指出:蒸、炸、烤各属于哪种方式?

(3)为什么说“正因为有了太阳的辐射(普照),才有了地球上的一切生命和人类活动”?请你结合本章知识谈谈自己的认识.

阅读资料短文,回答文章后面的问题.

热的本质的认识过程

  人们已在实践中熟悉了摩擦生热.但摩擦为什么会生热?热是什么?人们很久也没有弄清楚,在古代就对热有两种不同的看法,一种把热看成是一种特殊物质,一种认为热是物质的某种运动形式.

  17世纪以后,多数人根据摩擦生热的现象,认为热是一种特殊的运动形式,不少物理学家都相信这一点,但是这种看法由于缺乏精确的实验根据,还不能形成科学的理论.

  到了18世纪,对热的研究走上了实验科学的道路.把热看成是一种特殊物质的热质说,由于能够解释某些实验结果,因而在当时获得了承认.热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质--热质.它不生不灭,存在于一切物体之中,物体的冷热程度,决定于其中所含热质的多少,热质说对摩擦生热的解释是,摩擦并没有改变热质的总量,但物质在摩擦时比热容降低了,因此摩擦可以使物体的温度升高.

  1798年,英国学者伦福德(1753-1814)在从事枪炮制造时,发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度,用水来冷却时,甚至可以使水沸腾.他怀疑金属屑具有极高温度是不是由于比热容降低造成的,伦福德在他的笔记中写道,由摩擦所生的热,来源似乎是无穷无尽的,要用热质说解释摩擦生热现象,钻下的金属屑的比热容要改变很大才行,于是他设计并做了一系列实验,发现钻下的金属屑的比热容在摩擦时并没有降低.根据实验结果,伦福德断言热质说不足为信,应当把热看成是一种运动形式,热质说的传统地位开始动摇了.

  1799年,英国的戴维做了更加严格的实验.他在0℃以下的露天里,在抽成真空的玻璃罩内,使金属轮子和盘在钟表装置的带动下相互摩擦,结果使金属盘上的蜡熔化了.在这个实验中,热不可能是由周围物体传递给蜡的,而且伦福德的实验已经证明,金属也不会由于比热容的降低而放热,那就只能是由于摩擦生热使蜡粒子的运动加快了.戴维的实验有力地打击了热质说.

  此后,科学家进一步研究了热和做功的关系,特别是英国科学家焦耳做了大量实验,定量的研究了热和功的关系,证明做了多少机械功,就有多少机械能转化成与热相关的能量.焦耳的工作,表明热不是一种特殊物质,同时为能量守恒定律奠定了基础.

  能量守恒定律的建立,彻底否定了热质说,同时为分子动理论的发展开辟了道路.经过科学家的长期研究,关于热是一种运动形式的设想,终于成为公认的真理.人们认识到:宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现,物体内部的能量就是物体的内能,热量不是表示物质所含“热质”的多少,而是表示在热传递过程中传递的能量的多少.

(1)早先人们对热的认识存在几种看法?

(2)英国学者伦福德对用热质说解释摩擦生热现象时做出了怎样的猜想?他是采用什么方法来验证自己的猜想的?

(3)支持热是一种运动形式的重要理论基础是什么?

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