温度惯性的探究

温度惯性的探究摘要一杯温度稍高一点的热水和同样一杯仅是温度低的水放入冰箱，温度高的水比温度低的水先结冰。受这个现象所启发，以及爱因斯坦的质能关系和狭义相对论中能量具有惯性，猜测温度具有惯性。为证明温度具有惯性并能利用其惯性而采用了液体受热升温的实验加以证明。通过对水加热用温度计测量水的实际温度和通过能量转换求得水的温度作曲线比较得出结果。发现当温度比较高的时候，用温度计测出的温度高于用能量转化的温度。因此，经分析，水通过吸收能量而升温，温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式，所以得出结论温度应该具有惯性。并通过实验发现温度惯性不同于质量惯性，温度惯性在较高温度时表现十分明显。关键词温度惯性能量水THEINVESTIGATEOFTEMPERATURESINERTIAWHENTWOCUPSOFWATERSLIGHTLYDIFFERENTINTEMPERATUREARESTOREDINREFRIGERATOR,THEWARMERWILLFREEZEFIRSTINSPIREDBYTHISPHENOMENON,MASSENERGYRELATIONANDSPECIALRELATIVITYOFEINSTEINSTHEORY,ITISASSUMEDTHATTHETEMPERATUREISOFTHEPROPERTYOFINERTIATOPROVEANDTOAPPLYTHEINERTIAOFTEMPERATURE,ANEXPERIMENTBYHEATINGLIQUIDTORISETEMPERATUREHASBEENSETUPBYGRAPHICALCOMPARISIONWITHTHEREALTEMPERATUREOFWATERMEASUREDBYTHERMOMETERANDTHECALCULATIONINTRANSFERREDENERGYITISFOUNDTHATTHETEMPERATUREMEASUREDINHIGHERTEMPERATURECONDITIONISHIGHERTHANTHETEMPERATURETRANSFERREDBYENERGYSO,AFTERCAREFULANALYSIS,WEREALIZETHATTHEWATERTEMPERATUREINCREASESBYABSORPTIONOFENERGYTEMPERATUREISAMEASUREOFAVERAGEKINETICENERGYOFMOLECULESOFMATTER,SOITCONCLUDESTHATTEMPERATURESHOULDBEOFINERTIABYEXPERIMENT,WEFOUNDTHATTHETEMPERATUREINERTIAISDIFFERENTFROMMASSINERTIA,ANDTEMPERATUREINERTIAISVERYOBVIOUSINHIGHERTEMPERATURECONDITIONKEYWORDSTEMPERATUREINERTIALENERGYWATER11引言通过对惯性的深入理解，对温度具有惯性作出大胆猜测，并试图用实际实验解释温度具有惯性。实验从大致方面证实了温度惯性的存在，让我们更好的运用温度惯性。21实验原理1905年爱因斯坦发表狭义相对论，爱因斯坦随后证明质能关系，EMC2一定质量对应一定的能量，反之一定的能量对应一定的质量。在这里，能量包括了能量的各种形式，突破原来的能量与惯性联系起来的认识。惯性是能量的属性，能量具有惯性（质量），任何惯性质量都应归因于能量。能量具有惯性拓宽了惯性的认识，也拓宽了对于能量的认识。惯性不是力，是物质的一种性质，只是常常一力的形式表现出来。此次物理实验的理论基础是液体受热升温。对一杯水加热，通过能量的计算和实际温度的测量来研究温度惯性。22实验目的1）理解爱因斯坦的能量具有惯性2）理解惯性定义3）探究温度惯性23实验仪器热源、温度计、直尺、秒表、烧杯24实验步骤1）测量电炉丝所围方形的边长A，烧杯的直径B。2）记录水的初始温，水的体积（质量）、电炉的输出功率。3）连接电路，对水加温，并同时计时，每隔两分钟记录一次温度。4）直至水沸腾停止记录，断开电源。25数据记录及处理251数据记录1）水的质量M07，水的初始温度132）电炉丝边长A180CM，烧杯直径B108CM3）电炉的额定功率P12000W4）电炉的实际输出功率P21000W252数据处理1）电炉丝面积S1A22）烧杯底面积S2314（B/2）23）电量EP1T（S2/S1）注由于实验室条件有限，考虑到烧杯所接受到的能量并不是全部能量，我们将能量进行了处理，即将电量EP1T等价转换为电量EP1T（S2/S1）。4）据ECMT，计算出温度（如下表）5）根据测量温度和计算温度作图（见下图）温度（02468101214时间（MIN）26实验分析1）蒸发在加热过程中，由于蒸发会失去一部分水。因的水的质量会减少，测量温度就会高于计算温度。但本次试验烧杯是密封的不存在蒸发失去部分质量。所以不能用蒸发所引起的质量差来解释测量温度比计算温度高。2）溶解气体随着温度的升高直至沸腾，水只能留住越来越少的溶解气体。溶解气体会改变水的性质，或许可能引起水加热至沸点所需要的热量，或者改变其沸点。但是目前没有试验证明，也不能用来证明温度为什么会出现上述现象。3）对流温度上升时，水的密度会下降，因此水的表面比水的底部要热，但是实验中的温度计所放位置是靠近烧杯的底部，所测温度也不会因为水的对流而产生影响，即使是也是测量温度比计算温度低。27注意事项1）加热液体前先预热2）温度计不能接触烧杯底部和边缘3）测量最后先读数后断电28实验结论1）由爱因斯坦的质能关系以及狭义相对论中能量具有惯性，提出温度具有惯性。因为水是通过吸收热量而升温的，热能当然就是能量的一种，对于水温度而言，就理解其温度就有惯性。2）由实验所得图形推测得到温度具有惯性的前提是温度要相对比较高。或者温度惯性在低时间间隔（MIN）2222