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焦耳实验装置的目的

发布时间:2022-08-06 01:14:51

A. 何为焦耳实验和焦耳

焦耳试验即焦耳热功当量实验,焦耳所做的证明热和功有相当性的实验。在这个实验中,焦耳测得热功当量的平均值为428.9千克・米/千卡,和现在公认值427千克・米/千卡非常接近。
至于焦耳本人的简介,如下:
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule,1818年12月24日—1889年10月11日),出生于曼彻斯特近郊的沙弗特,英国物理学家,英国皇家学会会员。
由于焦耳在热学、热力学和电方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章(Copley Medal)。后人为了纪念他,把能量或功的单位命名为“焦耳”,简称“焦”;并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的物理量。
焦耳在研究热的本质时,发现了热和功之间的转换关系,并由此得到了能量守恒定律,最终发展出热力学第一定律。国际单位制导出单位中,能量的单位——焦耳,就是以他的名字命名。他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。他还观测过磁致伸缩效应,发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系,也就是常称的焦耳定律。

B. 詹姆斯•焦耳为计算热功当量做了什么尝试

1843年8月21日,英国物理学家詹姆斯•焦耳(James Prescott Joule)在考尔克的一次学术报告会上,宣读了他的论文——《论电磁的热效应和热的机械值》,公布了他的实验发现:838磅的重物沿垂直方向举高1英尺所做的机械功,相当于1磅水的温度升高1华氏度所需的热量。焦耳得出结论,热量与机械功之间存在着恒定的比例关系,进而计算出了热功当量值460千克米1千卡,1千卡的热量相当于460千克米的机械功。同年,该论文发表于《哲学杂志》第23卷第3辑。

在该论文发表以前,焦耳进行了多次实验,发现了表示电流热的焦耳定律,即导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。他设计了新的实验,进行了感应线圈发热的研究实验,否定了热质学说,确立了热是一种能量的概念。焦耳将这一发现付之于实验,测定了热和机械功之间的当量关系。

该论文发表后,受到了冷遇,许多科学家并不认同焦耳的研究成果。但焦耳不气馁,继续通过实验来获得更精确的热功当量值。直至1878年,焦耳设计了构造精妙的叶轮实验装置,进行了400余次实验。焦耳测量了水、鲸油、水银的热功当量,所得到的热功当量值几乎皆为423.9千克米/千卡。这一数值仅比现今的公认值427千克米1千卡小0.7%,该数值保持30年而未作大的更正。

焦耳尊重科学实验,以巨大的毅力进行了长达40年的实验,最终测得了精确的热功当量值。焦耳的不懈努力,赢得了包括开尔文勋爵在内的科学家们的叹服,最终也获得了科学界的认可。

C. 焦耳运用了什么方法测定热功当量的值

詹姆斯?焦耳(1818~1889),英国实验物理学家。焦耳是位业余科学家,由于受到著名化学家道尔顿的引导,对实验产生了兴趣,为他的业余研究打下了良好的基础。

焦耳为了测定热功当量的值,反复进行实验,从1840年开始到1878年为止,前后大约用了40年的时间,做了400多次实验,用了多种方法,包括桨翼搅拌法、多孔塞法、压气机法、电热法等,实验结果越来越精确,无可辩驳地证明了能量守恒与转化定律。

1847年4月,焦耳在作《关于物质、活力和热》的讲演时,对他的实验结果作了通俗的解释:“经验已经证明,无论在哪里活力在表观上消失了,那么总会产生一种与之等当量的力,这种与活力等当量的力就是热。把活力变为热的最通常的办法就是摩擦。”1849年6月21日,他在皇家学会宣读论文《论热的机械当量》,并介绍了实验装置,宣布了实验结果:要使一磅水(在真空中测量温度在55~60℃之间)升高1华氏度的热量,需要花费772磅重物下降1英尺所做的功(此数值为424.3千克米/千卡),实验结果处理得相当严密,在计算中甚至考虑到将重量还原为真空中的值,这个实验结果同30年后(1879年)由美国物理学家罗兰的测量结果相比,误差仅为1/400。由此看出焦耳实验的精确性,但他继续测量一直到1878年,最后的测量值为423.85千克米/千卡。

在1850年发表的《热的功当量》实验报告中,焦耳详细地介绍了实验装置、实验过程和实验结果。同年他当选为皇家学会会员,成果得到科学界的认同。焦耳的工作为热力学第一定律的建立奠定了基础,由此能量守恒和转化定律应运而生。

D. 焦耳定律的实验目的是什么

验证Q=I²Rt (电流通过用电器产生的热量同电流、导体电阻、通电时间的关系)

E. 盖焦实验(盖吕萨克-焦耳实验)的目的是什么,求大神解答

证明理想气体的内能只与温度有关,与体积压力无关。

F. 高中物理

有一句话道出了各科的特点:“物理难,化学繁,数学习题做不完”,许多学生反映物理难学,不好理解,面对着一道道的物理题,就像是雾中看花一样,总有不识庐山真面目之感,其实,我觉得难不难在于你对该科学习技巧的摸索和掌握,对如何学好物理,我说说自己的感受,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、学会对物理概念的反复分析、琢磨
能不能学好物理,在很大程度上决定于你对物理概念能否理解得透彻,物理概念因其抽象性,总有:“只可意会,不可言传”之感,比如“能量”、“惯性”等等这些概念,单靠老师的“言传”并不能传神地表达出概念的真谛所在,而只有自己做到了“意会”才能真正领略出它的全部内涵,这种“意会”的感觉就只有靠我们对概念的反复分析、琢磨才能体会得到,所谓“师傅引进门,修行在个人”意义正在于此。例如“摩擦力”这个概念,书中是这样下定义的:“两个互相接触的物体,当它们发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力”,经过分析,我们可首先找出概念中的关键字句,“互相接触”、“相对运动”、“接触面上”“阻碍相对运动”然后琢磨、体会这些字句的含义。“互相接触”说出了摩擦力产生的首要条件,并由此可联想到它与重力、磁力等的不同,但是不是互相接触的物体就一定有摩擦力呢?显然不是,一个“当”字揭示出了“摩擦力”的产生必然是伴随着“相对运动”,那么什么是“相对运动”呢?“相对”二字应该是指这“两个互相接触的物体”,由此意识到判断两个互相接触的物体之间是否产生摩擦力的依据应该是看这两个物体是否发生了“相对运动”而不是看这两个物体是否发生了“运动”,“接触面上”告诉了我们摩擦力产生的位置,而“阻碍相对运动”则说明了“摩擦力”的作用和方向,它的作用是阻碍“相对运动”而不是“阻碍运动”,那么它的方向就应该与“相对运动”的方向相反而不是与“运动”的方向相反,并由此可恍然悟到摩擦力并不总是阻力。经过这样的反复分析、琢磨,我们对摩擦力产生的条件、位置、作用、方向自然就会清楚、透彻,哪里还会有似是而非之感呢。
二、学会对物理实验的层层剖析
物理是一门实验科学,纵观课本上的实验内容,演示实验、学生实验、课后小实验、小制作等,大大小小不下百十个,由此可见物理与实验的不可分割性,这么多的实验如何才能搞得清,弄得明呢?所谓“万变不离其宗”,其实无论什么样的实验,无外乎都有这么几部分组成,实验的目的、原理是什么?需要哪些器材?分几步进行?每一步要满足什么样的条件?如何满足?要观察什么?记录什么?如何分析观察到的现象?整理记录到的数据?最后得到的结论是什么?例如在《焦耳定律》这节课中,书中一开始就给我们提出了这样一个问题,“灯泡接入电路中时,灯泡和电线中流过相同的电流,灯泡和电线都要发热,可是实际上灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来,这是为什么?”由此,需要研究电流产生的热量跟哪些因素有关系,这便是焦耳定律实验的目的。如何进行研究呢?联想到物体间热传递的规律和温度计的制作原理便设计出了如课本图9-7所示的实验装置,由此便把电流放出热量的多少形象地转化成了液柱上升得高低,这便是该实验的原理。分析可知该实验需分三步进行,分别研究电流产生的热量与电阻的大小、电流的大小、和通电时间的长短的关系,在这三步中,当我们研究电热与电阻的关系时,就必须保证电流和通电时间相同而电阻不同;当研究电热与电流的关系时,就必须保证电阻和通电时间相同而来改变电流;当研究电热与通电时间的关系时就应该保证电流和电阻的大小相同而通电时间不同。那么书中又是如何达到这些要求呢?在第一步中采取的办法是把两个不同阻值的电阻接成了串联电路;在第二步中采取的办法是比较同一个烧瓶中液柱上升得高低,而用变阻器来改变它的电流;至于第三步就无须多说人人明白,然后通过观察每一步中条件改变前后液柱的升降情况便得出了焦耳定律的内容。在平常的学习中,如果我们对每一个实验都能这样环环设问、层层剖析,那么对整个实验过程就会了如指掌、默然于胸,还有什么能难倒我们呢?
三、学会通过实践加深对物理公式中各物理量含义的确切理解
学习理科离不开计算,在物理公式中对各物理量间的对应性以及确切的物理含义的理解要求很高,而对于初学者而言往往不可能一下子就理解得透彻,因此常常出现张冠李戴、乱点鸳鸯谱的现象,这就要求我们要学会通过实践来加深对物理量含义的确切理解。例如,对于功的计算公式W=FS中S的含义的考查有这么一道题:一位同学用50N的力,将重30N的铅球推到7m远处,这位同学对铅球做的功为:A.350J B.210J C.0J D.无法判断。初学者往往觉得选A或C,但一旦知道正确答案应为D,那么对S的含义自然是心领神会。哲学上讲,我们对事物的认知过程就是一个“认识——实践,再认识——再实践的螺旋式上升过程”就体现在这里。
四、学会对类似知识点的归纳、总结
我们常说,学习的过程就是把书由薄变厚,再由厚变薄的过程。我们前面所说的正是告诉大家怎样才能把书由薄变厚,但把书由薄变厚并不是我们的目的,太厚了,就会超负荷,承载不起。大千世界,纷繁复杂,但在哲学家看来,无非是物质或精神;而在生物学家看来,无非是动物或植物。可见,只要我们学会发现其共性,找出其本质,便都可化繁为简,化难为易。学习也正如此,我们若学会了对类似知识点的归纳,总结,那么繁杂的物理内容便化成了简单的几个部分,学习起来自然就会轻轻松松、游刃有余。例如:在物理量的定义中,速度、密度、压强、功率、电流等,它们的定义方式都是一样的,而那么多的演示实验,却几乎都是用控制变量法,只要我们掌握了控制变量法的实质,所有的实验便不都迎刃而解了。
五、学会调整自己的情绪,注重感情投资
我们都知道“感情的力量是神奇的”,它在学习中的作用犹如化学中的催化剂。对一个学生而言,能试着喜欢自己的老师,那将会终生受益非浅。学习的过程本就是艰辛的,甚至在大多数学生看来是个单调、枯燥的过程。如果再有情感的反面效应,那么什么样的方法都将是徒劳无效的,如果我们能在枯燥的学习过程中寓于神奇的感情力量,那么,我们的学习生涯不就其乐无穷了吗?
乐观一点 很容易的啦

G. 图1所示为研究焦耳定律的实验装置.在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中电阻丝的阻值关系为R甲>R乙.闭合

因为本实验的目的是在保持电流和通电时间相同的前提下,探究热量与电阻的关系,根据电路图知两个电阻丝是串联关系,通过它们的电流相同,通电时间也相同,它们的电阻不同,产生的热量不同,产生热量多的电阻阻值大.
故答案是:电流和通电时间,电阻.

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