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摄尔修斯(1701—1744)
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他从小受到热爱科学的父亲影响,后来从事天文学、数学、地球物理学以及实验物理学的研究。
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摄尔修斯家庭教育的环境非常好,在父亲的影响下,养成了十分严谨的科学态度和习惯,加上自己的勤奋钻研,26岁就担任乌普萨拉科学协会的主席,1730—1744年担任乌普萨拉大学的教授,1740年兼任乌普萨拉天文台的台长。
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1732—1736年,他离开瑞典到国外访问,先后到过柏林、纽伦堡、巴黎和意大利等地,广泛参观访问各国的天文台和著名科学家,进而丰富了自己的学识。1733年,他在巴黎和意大利访问期间,正赶上巴黎和伦敦双方科学家关于地球形状的论战,因为在此的300多年前,人们只是理论上猜测,并不知道地球到底是什么样的形状。因此,巴黎科学家认为地球是“纵长白兰瓜型”,而伦敦科学家却认为地球是“扁平的横长型”。
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为了弄清地球的形状,考证牛顿关于“地球在赤道附近半径大而两极扁平”的理论是否正确,法国巴黎科学院于1735年和1736年先后派出两支科考队到赤道和北极开展大规模测量活动。摄尔修斯在伦敦设法弄到一套测量所需要的仪器,于是,1736年,他随科考队一道到北极测量,1737年回国,测量结果证明了牛顿的理论是正确的。
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他在1742年给瑞典皇家学院的文章中提出“要重新制定温标”,把水的沸点定为0度,把水的冰点定为100度,中间等分100份,每份1度(1摄氏度)。但这样的规定使用起来不太方便,于是,1745年由科学家卡尔林耐将其颠倒,即把水的冰点定为0度,沸点定为100度,一直沿用至今。
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1948年,巴黎召开第九届国际计量大会,根据“名从主人”的惯例,把摄尔修斯首先提出的温标称作摄氏温标,符号为“℃”。目前世界各国仍然通用摄氏温标。摄氏度与华氏度之间的换算关系如下:
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摄尔修斯通过实验研究,证明了“在气压不变的情况下,液体的沸点是不变的”。他还探究到“不同液体混合后的体积会变小”。
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例如,他用40个单位的水与10个单位的硫酸混合,混合后的液体体积变成了48个单位。这个实验结果,对建立“分子动理论”提供了重要的实证。我们在初中学习的“分子动理论”中就有一条:“分子是有大小的,分子之间是有间隙的。”他还在天文观察领域做出了突出贡献,因此,月球上的环形山就是以他的名字命名的,叫作摄尔修斯环形山。
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课外阅读资料
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76岁高龄的研究生——开尔文
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开尔文(1824—1907)是英国物理学家,发明家,英国皇家学会会员,并担任过英国皇家学会5年的会长(只有在学术上具有很高威望的科学家,才能有资格出任英国皇家学会的会长)。他的原名叫威廉·汤姆孙,由于在科学和工程上的成就卓著,被英王室封为“开尔文勋爵”,于是,他从被封勋爵后就改名为开尔文。
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开尔文(1824—1907)
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开尔文的父亲是格拉斯哥大学的自然哲学教授,从小聪慧好学的开尔文,10岁丧母,跟着父亲进入格拉斯哥大学听数学课。父亲为他设计了一套保护心灵、磨砺智力的教育方式,让他与思想广阔的天地结成友谊,拜大自然为自己的老师。
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这套教育方式培养了开尔文的心胸开阔、目光远大、思想活跃的优良品质。
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因此,17岁的开尔文就给自己立下戒律:“科学领域到哪里,就在哪里攀登不息;前进吧,去测量大地,记录海的潮汐;去指示行星在哪一条轨道上奔跑,去纠正老皇历,叫太阳尊重你的规律。”
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1845年,他以优异的成绩毕业于英国著名的剑桥大学。在大学学习期间曾获得兰格勒奖金第二名、史密斯奖金第一名。大学毕业后赴巴黎跟随物理学家和化学家V·勒尼奥从事实验工作一年,1846年受聘格拉
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斯哥大学物理教授。开尔文研究的范围很广,在热学、电磁学、地球物理学、光学、流体力学、数学等方面均做了突出的贡献。尤其在热学和电磁学方面,1848年,24岁的开尔文创立热力学温标,指出“这个温标的特点是完全不依赖任何特殊物质的物理性质,把自然中温度的最低点-273.15℃规定为0K”。
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开氏温标与摄氏温标之间的关系是:
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T=t+273.15(式中T表示开氏温度,t表示摄氏温度)
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他指出:“不可能从一个热源取热,使之完全变成有用功而不产生其他影响。”因此他断言:“能量耗散是普遍的趋势。”这就是我们在初中物理中要学习的“能量的转移和转化是有方向性的”重要规律,即使用过的能量,不可能完整无损地再使用。他研制出了许多电磁学上非常有价值的测量仪器,这些仪器为电磁学研究提供了重要条件。为了航海,他还改进了航海罗盘,制造了潮汐预报器和潮汐分析仪……他一生发表论文600余篇,获得专利70种。开尔文领导团队为期10年,顺利完成爱尔兰到纽芬兰海底电缆巨大工程。
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