物理原来很有趣 : 李淼的30堂物理课 MOBI,EPUB,AZW,PDF,TXT,KINDLE

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作者: 李淼
出版社: 浙江人民出版社
出版年: 2020-7-1
页数: 208
定价: 49.80

物理原来很有趣 _ 李淼的30堂物理课

我们在第一章用五堂课讲了物理学的基础——力学。本章我们再用两堂课来讲一讲热学。

在大学课程中，物理学的学习顺序就是力学、热学、电磁学……基本上，这个顺序既是物理学发展的历史顺序，也是物理学系统的逻辑顺序。在牛顿时代，人们就认识到，物理规律可以约化为质点的力学规律。但是，那个时代的人并没有认识到热学也能约化为力学规律。

这是为什么呢？主要原因是，从那个时代一直到20世纪初，人们还没有科学地建立物质结构的原子概念，从而导致热学研究被热学的几大定律主导。当然，一旦物理学家建立了原子概念，这几大定律也顺理成章地被原子论囊括并解释了。

我们在本堂课中主要讲一讲热力学第一定律，也就是能量守恒定律。站在今天的角度看，能量守恒定律的建立很简单，因为牛顿时代已经有了机械能守恒定律，既然热学可以约化为力学，那么能量守恒不是显而易见的吗？

然而，真相却是，科学家花了很长时间才建立了能量守恒定律。当然，在牛顿力学的概念里，力可以做功，这种功会转化为受力系统的动能。比如，一个物体在地球的重力场中从高处落下，重力做的功就转化为物体的动能。那么，能量守恒是怎么体现的呢？比如，某个物体的势能减少了，但它的动能和势能的总和不变，这是人们最早认识到的能量守恒的例子之一。

随着物理学家和数学家对牛顿力学认识的发展和深化，重力势能被推广开来，到19世纪上半叶，物理学家系统地总结了力学能量守恒定律。在这里，我们要特别提到一个人，他就是爱尔兰人哈密顿。哈密顿几乎是科学全才，在物理领域和数学领域都很有名，甚至直到现在我们还在将一个力学体系的总能量称为哈密顿量。

但是，即使在哈密顿时代，人们也并不知道一个宏观物体的能量能用哈密顿给出的公式计算出来。比如，当水结成冰后，人们会说，相比于原来的水，冰的能量变小了，原因是水在结冰的过程中释放了热。没错，热能也是一种能量。