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熱現象有哪些，什么是熱現象的本質

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熱的本質是研究物質熱運動的基礎 。在熱力學的發展過程中,出現了兩種不同的觀點 。一種是把熱看作是一種物質——熱質說,另一種是把熱看作是物質的一種運動——一熱之唯動說 。科學家圍繞這兩種觀點展開了激烈的爭論,隨著熱學的發展,“熱之唯動說”在熱本質的解釋中占了絕對優勢 。雖然如此它卻在解釋熱輻射時遇到了一定的困難,且“熱質”作為歷史上曾經出現過的熱學學說,作為人類認識發展過程中的一個階段,它的歷史作用不可否認,并且隨著相對論的建立,給熱質作一科學定量定義兩種學說可以統一融化在質能關系之中 。
與分子運動無關的熱現象
“熱之唯動說”就是熱的分子運動說,這里所說的分子運動就是分子的熱運動 。在經典熱力學中,熱現象僅與分子的熱運動有關,而把熱傳遞分為三類熱傳導、熱對流和熱輻射 。對于熱傳導和熱對流可完全用分子運動論去解釋 。對于熱輻射若用分子運動論去解釋則遇到一定的困難,現分析如下:從現代物理實驗和輻射譜分析可知23,分子并不是一個機械型的彈性小球,而是一個具有復雜結構和多種運動形式的開放系統,即分子由原子組成,原子由原子核和電子組成,原子核又由中子和質子構成 。分子整體除了作熱運動外,還有其復雜的內部運動,且各種運動的能量都是量子化的,當分子能級有躍遷情況發生時,則伴有電磁輻射(熱輻射)的發生 。例如多原子分子有多個原子核,這些原子核除隨分子整體做平動外,還可以繞它們的質心轉動,還可以相對地振動,又有核外電子的運動 。分子整體的平動雖然也是量子化的但兩個能級差甚小,約1018eV,故輻射譜上反映不出來 。轉動運動的兩個能級差均為104-102eV,能級躍遷時輻射發生在遠紅外和微波段 。振動運動的兩個能級差約為0.05leV,能級躍遷時,輻射發生在紅外波段 。而分子中原子的價電子運動的能級差約為1-20eV,能級躍遷時,輻射發生在近紅外、可見光和紫外波段 。另外當原子內層電子的能級躍遷時,輻射發生在遠紫外和ⅹ射線波段 。從物理實驗還可以知道,任何物體在任何溫度下都有輻射存在,其輻射譜是連續譜且輻射譜的性質與物體的溫度有關 。例如,在室溫下大多數物質輻射紅外譜,在500℃左右時,發出暗紅色的可見光大約在1500℃時發出明亮的白熾光,總之隨著溫度的升高,輻射譜中波長較短的輻射越來越多 。通過上述分析可知,由于波長小于近紅外的輻射都由分子內部結構之電子狀態的變化而產生,因此物體的溫度與分子內部結構的狀態有著極為密切的關系若把分子的轉動和振動視為分子的熱運動尚可接受,則分子中原子的電子運動顯然不屬于分子的熱運動,而根據熱力學第一定律△U=A+Q可知上述各波段的輻射均屬于熱輻射,輻射出的能量均屬于熱力學第一定律中的能量Q 。顯然近紅外、可見光、紫外及Ⅹ射線波段的熱輻射與分子的熱運動無關,由這些輻射引起的熱現象不能用分子運動論來解釋 。事實上,物質的每一層結構一般不一定處于穩
定狀態,當狀態變化時即使物質在與外界無實物交
換的條件下也可與外界發生能量交換而產生熱效
應 。如核的y衰變和穆期堡爾效應,它們輻射出或吸
收的能量均為熱力學第一定律中的熱量Q 。
熱的本質
關于熱之本質的兩種學說都能在一定的范圍內
解釋一些熱現象,而都有一些熱現象不能用其解釋 。
那么熱的本質到底是什么?在“熱之唯動說”中熱現
象與實物粒子熱運動的動能有關,輻射熱則與物質
結構所處狀態的激發能有關 。這就是說物體中與熱
現象有關的能量可分為兩大部分,一部分為構成該

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