题目列表(包括答案和解析)
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,他不生不灭,存在与一切物体之中,物体的冷热程度,决定与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.他在零摄氏度以下的露天里,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.戴维的实验有力的打击了热质说.
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,同时为分子运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)早期人们对热的认识存在几种说法?
(2)英国学者伦福德对用热质说解释摩擦生热现象时作出了怎样的猜想?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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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?
寒冷的冬天,吃上一碗热乎乎的“冻豆腐”,那真算得上是一种别具风味的美菜.豆腐本来是光滑细嫩的,冰冻之后,它的模样为什么会变得像泡沫塑料呢?豆腐的内部有无数的小孔,这些小孔大小不一,有的互相连通,有的闭合成一个个小的容器,这些小孔里面充满了水分,我们知道,水有一种奇异的性质:在4℃时,它的密度最大,体积最小;到0℃时,结成冰,这时体积不是缩小而是胀大了,比常温水的体积要大10%左右.当豆腐的温度降到0℃以下时,里面的水分结成冰,原来的小孔便被冰撑大了,整块豆腐就被挤压成网络形状.等到冰融化成水从豆腐里跑掉以后,就留下数不清的孔洞,使豆腐变得像泡沫塑料一样,冻豆腐经过烹饪,这些孔洞里都灌进了汤汁,吃起来不但富有弹性,而且味道也格外鲜美可口.近年来,工业生产上出现了一种巧妙的新工艺“冰冻成型”,也是冰冻膨胀原理的应用,办法是:根据零件的形状用强度很大的金属,做一个凹形的阴模和一个凸形的阳模,把要加工的金属板放在这两个模的中间,在阳模和密闭的外壳之间,灌满4℃左右的水,然后把这个装置冷却到0℃以下.这时,由于水结冰,体积变大,所产生的巨大力量把阳模压向阴模,便会把金属板压成一定形状的部件.由于水在4℃时,密度最大,体积最小,水温低于4℃时体积反而增大,所以,在4℃时水就不再上下对流了,因此,到了冬季,寒冷地区的江河湖泊,表面上虽然结了厚厚的冰层,但下面的水的温度却保持在4℃左右,这就给水生物创造了生存的环境.冰冻也会给人们带来危险,它能使水缸冻破,自来水管冻裂.因此在冬季来临的时候,要及时做好保暖防冻工作.
回答下列问题:
(1)读了这篇文章后,你学到了一些什么知识?
(2)冰冻给人们带来了很多好处,也带来了许多危害,除文章中提到的你还能列举一至两例吗?
阅读以下文章并回答后面的问题.
雨、雪、垃圾能发电科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的.
利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能.科学家提出利用积雪发电的大胆设想.它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电.试验证明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可见雪的发电本领是十分惊人的.
雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区.我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上.积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源.
利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电.雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能.
我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热.
微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究.什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能.从研究的进展看,作为微生物电池的活性物质,只限于甲酸、氢、氨等.我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100摩尔椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时.当然,这只是试验,但它表现出的事实是令人神往的.
21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确实是个必须解决的问题.美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽孢杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨.氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池.在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦时的电力.
氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式.利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3.1~3.5伏燃料电池的工作.科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系.在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意.尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富.
向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量.不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料.
关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位.日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功.日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为16 000~18 000 kJ/kg,与煤差不多.
德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200~1 000 kJ/kg,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能.
从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题.对改善城市地下水水质有着至关重要的作用.环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计.
目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题.
摘自《能源趣览》
阅读完以上文章后回答:
(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式?分别是什么?
(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么?
(3)结合你在日常生活中对能源的利用,谈谈你对节约能源的看法.
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