切削下來的金屬屑截面微觀機(jī)械樣品加工分析顯微鏡

  杰明·富蘭克林( Benj amin  Franklin)發(fā)展了一個(gè)理論，認(rèn)為電是
一種不可見的流體。富蘭克林假設(shè)在帶正電荷的物體中這種流體“太多”
，而帶負(fù)電荷的物體中這種流體“太少”+。當(dāng)這樣的物體相互接觸，流體
從一個(gè)流向另一個(gè)，就像將一個(gè)存有壓縮空氣的汽缸和一個(gè)氣球連接起來
然后打開閥門。而不太被記起的是富蘭克林與大部分同時(shí)代的人一樣，對(duì)
熱抱有相似的觀念。在這個(gè)圖景中，熱也是一種不可見的流體，在熱物體
中“太多”，在冷物體中“太少”。讓這樣的物體相接觸，流體將會(huì)流動(dòng)
直到每個(gè)物體中的液體有相同的“壓強(qiáng)”——或者說，直到兩個(gè)物體有相
同的溫度。
  熱的流體理論表面上看來有一點(diǎn)道理。一個(gè)大的物體比小的物體需要
更多
  的熱流來將其溫度升高一度。這類似于一個(gè)大的氣球比一個(gè)小的氣球需
要更多的空氣使其內(nèi)部氣壓增加到，例如，1.1倍于大氣壓。然而，今天我
們相信富蘭克林關(guān)于電的理論完全是正確的，但熱的流體理論則完全錯(cuò)誤
。這些看法上的改變?cè)从诤翁幠兀颗c富蘭克林同時(shí)代的湯普森(Benjamin T
hompson)也對(duì)熱的問題感興趣。1775年，在他匆忙離開美洲的殖民地以后
（那時(shí)他是英國(guó)的間諜），湯普森最終成為巴伐利亞公爵的一名宮廷將軍
。他在宮廷中的職務(wù)為武器制造。在給加農(nóng)炮炮筒鏜孔（鉆孔）時(shí)，一個(gè)
奇怪現(xiàn)象引起了他的好奇。鉆孔需要做很多功，在那個(gè)年代是用馬匹來提
供的。同時(shí)摩擦也產(chǎn)生了很多熱量。如果熱是一種流體，可以預(yù)期摩擦能
將其從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，正如你給貓梳毛時(shí)，梳子和貓將會(huì)帶
相反的電荷。但是在加農(nóng)炮炮筒變熱的過程中，鉆頭并沒有變冷！它們?nèi)?br>都變熱了。此外，熱的流體理論似乎暗示最終加農(nóng)炮炮筒將耗盡它的熱流
而不能再繼續(xù)摩擦生熱了。但湯普森觀察到的并非如此。水浴中的一個(gè)炮
筒產(chǎn)生的熱量足以使周圍的水沸騰。將水浴換成冷水，最終也會(huì)沸騰，而
且可以反復(fù)進(jìn)行下去。在對(duì)水的加熱上，一個(gè)嶄新的加農(nóng)炮炮筒相比于一
個(gè)已經(jīng)使很多升水沸騰過的炮6  簡(jiǎn)，既不更好也不更差。湯普森還稱量了
切削下來的金屬屑的質(zhì)量，而且發(fā)現(xiàn)這一質(zhì)量加上鉆孔后炮筒的質(zhì)量就等
于原來炮筒的質(zhì)量，因此并沒有材料物質(zhì)損失。
  然而湯普森注意到，如果停止對(duì)系統(tǒng)做功，則摩擦生熱也立刻停止。
這是一個(gè)很有啟發(fā)性的觀察。隨后，焦耳（James Joule）和亥姆霍茲(Her
mann vonHelmholtz)在1847年獨(dú)立發(fā)表的工作大大前進(jìn)了一步。焦耳和亥
姆霍茲將湯普森的定性觀察提高到了定量的定律：摩擦產(chǎn)生的熱等于克服
摩擦所做的功與一個(gè)常數(shù)的積，或者產(chǎn)生的熱一輸入的機(jī)械能×0. 24 cal
/J。  (1.2)先解釋一下這個(gè)類似于速記的公式。測(cè)量熱的單位是卡(cal
orie)：1 cal約等于讓。富蘭克林對(duì)電荷符號(hào)的約定是不合適的。現(xiàn)在我
們知道，他的約定中的主要栽流子即電子，實(shí)際上帶一個(gè)單位的負(fù)電。因
此，更精確的表達(dá)應(yīng)該是正電物體帶有的電子太少，而負(fù)電物體帶有的電
子太多。

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