1、,近代生物学 近代天文学 近代地质学,第七讲 19世纪自然科学中多种联系的发现,内容,1.化学:元素周期律 2.热力学：能量转化守恒定律 3.电磁学：电磁场理论4.相关常识,物质观：科学上的原子时代（化学原子论和分子运动论） 科学与技术的关系：科学的时代（蒸汽和电气）,近代化学家,波义耳 拉瓦锡 道尔顿 门捷列夫,1.1波义耳与近代化学,近代化学的奠基者 1661 年出版的怀疑的化学家标志近代化学的开始。,提出化学概念。 破除了传统的元素概念。 引入科学的实验方法。,1.2拉瓦锡的氧化学说,近代化学之父 1789年出版初等化学概论。 拉瓦锡之死：著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可
2、以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。” 首次综合,建立定量研究。N、H、 O、P2O5 提出氧化说，推翻燃素说。 促成化学反应中质量守恒定律的确立。 统一化学术语命名方法。 构建近代化学体系。,燃素说,金属-燃素=煅灰 普里斯特利 舍勒,拉瓦锡的氧化学说,1755年英国布莱克发现了被他称为“固定空气”的二氧化碳； 1766年卡文迪什发现了他误认作“燃素”的“可燃空气”氢气； 1772年丹尼尔卢瑟福(17491819)发现了他称为“浊气”的氮气。 1773年舍勒制得了被他称为“火焰空气”和“活空气”的氧气。 最终摧毁燃素说的是法国化学家拉瓦锡。在1780年出版的燃烧通论中
3、，他提出了如下的学说： 燃烧时均有光和热放出； 物体只有在纯粹空气(氧气)存在时才能燃烧； 空气由可助燃的和不可助燃的两种成分组成，物质燃烧时由于吸收了空气中的纯粹空气而增重； 一般可燃物(非金属)燃烧后都变成酸，氧是酸的本质；金属燃烧后所变成的灰烬是金属的氧化物。,戴维对拉瓦锡含酸的氧理论的发展,化学史上发现新元素最多的人：钠、镁、钙、锶、钡、钾、硼、氯、碘 发现笑气N2O、发明安全灯发现法拉第,1.3道尔顿的原子论,近代化学之父 1808年，出版化学哲学的新体系。 又一次综合,提出化学原子论：元素 原子论思维方式：定律 物质世界的统一性,1.4门捷列夫的元素周期律,百科全书式的人物 186
4、9年发现了元素周期律 。 归纳法和想象,系统化的综合 对化学和自然科学的发展具有普遍意义。,观察和实验是科学的躯体概括、学说、假说和理论是科学的灵魂。 门捷列夫 天才就是这样，终身努力，便成天才。 门捷列夫 第112号元素命名命名为Copernicium，元素符号为Cp，以纪念著名天文学家哥白尼（Nicolaus Copernicus）,元素周期律的启示,启示一：周期律是事物发展的本性，是历史发展规律。事物产生发展壮大衰落死亡我们越长大、越成熟，就离死亡越近。所以，要不怕死亡，不要怕失败，不要怕困难。冬天已久，春天不远。启示二：做任何事都要有耐心、有信心，最终有作为。,小结语：近代化学,17世
5、纪：独立的学科、科学实验和定性研究 19世纪：定性走向定量 、基本的化学定律,热力学,科学上的原子时代：分子运动论 科学时代：蒸汽时代,热力学第一定律 热力学第二定律 气体分子运动论,2.1能量转化守恒定律,提出者： 卡诺：否定热质说 迈尔 焦耳等,相关称呼,热力学第一定律 伟大的运动的基本定律 第一类永动机是不可能制造的,第二次伟大的综合 物质运动形式之间的联系 三大发现之一,能量守恒定理的启示,有效劳动（功劳）A劳动 无效劳动（疲劳）B负效劳动（苦劳）C人生一世，做功一定。方向不漂移。劳动有效率=功劳/(功劳+疲劳+苦劳）=A/(A+B+C）有效劳动是建立在无效劳动之上的。没有无效劳动，有
6、效劳动是不能实施的。苦劳可以转化为功劳，即失败是成功之母。总之，生活中要减少疲劳，转化苦劳，多得功劳！,2.2热力学第二定律,孤立系统：高温传到低温 不可逆性 概率,与热力第二定律相关的物理学家,开尔文：提出者 克劳修斯：提出者、熵 麦克斯韦 玻耳兹曼,相关的名称,熵增大定律 第二类永动机是不可能制造的,2.3气体分子运动论,玻耳兹曼 熵与时间之矢思想 统计方法 1896-1898年气体动理论,热力学第二定律的启示,邪恶：G0，是无师自通的自发过程。贪婪、自私、懒惰等是人的本能，是人自我保护和发展的前提。 正义： G0，是非自发过程。实现正义需投资、需做功、需教育、需惩戒。维护正义是有代价的，
7、甚至要付出生命。第二定律表明从善如登，从恶如崩。 仁爱、奉献、勤奋、先天下人之忧而忧，后天下人之乐而乐等是人们敬仰的美德。美德不会从天而降，要靠艰苦奋斗，不断劳作获得。人生不但在变老，也在变好。乃减少邪恶增加正义的过程。 如同马克思所说，在科学上没有平坦大道一样，在正义上也没有平坦大道，只有沿着崎岖小路不断攀登的人，才能达到光辉的顶点。,2.4蒸汽时代,瓦特:蒸汽机的发明和使用 斯蒂文森 :蒸汽火车之父 富尔顿 :蒸汽轮船之父,第一次技术革命,英国 、欧洲及北美国家 纺织机械 、蒸汽机 第一次产业革命,经典电磁学,场 电气时代,3.1电磁学的早期研究,磁现象 电现象,认识磁现象,吉尔伯特 :
8、“磁学之父”1600年的出版论磁,打开电世界（222）,发现：莱顿瓶、伏打电池 实验：“风筝实验”、伽伐尼实验(1791) 库仑定律 安培定律,追着马车做题，马车车厢作黑板。,古人说：“雷霆之所击，无不摧折者；万钧之所压，无不糜灭者。” 郭沫若在屈原中也妙笔称颂：“鼓动吧，风！咆哮吧，雷！闪耀吧，电！ 把一切沉睡在黑暗怀里的东西，毁灭，毁灭，毁灭呀！”但这壮观的雷电在古代却是一个谜。 第一个揭开这个谜的是美国科学家富兰克林。 1752年5月富兰克林在一次著名的“风筝实验”中证实，闪电同实验室电花是本质相同的放电现象。,解开雷电之谜,悍 美国历史上的伟大人物-富兰克林（黎赫曼） 1752年5月著
9、名的“风筝实验” 发明避雷针,1752年，“威廉，我被电击！” 1753年，俄科赫曼被电击死。,库仑定律：F=kQ1Q2/r2 （1785年） 安培定律：电流元之间的作用规律（1827年），电学中的牛顿,3.2电磁历程,奥斯特 :电生磁 法拉第 :磁生电 麦克斯韦 :场方程 赫兹 :电磁波,法拉第与戴维,戴维：笑气、安全灯 法拉第：电磁感应定律,麦克斯韦,1873年出版科学巨著电磁学通论。 第三次综合,3.3电气时代,第二次技术革命 欧洲、美国 电能 、内燃机 生活文明（动力、照明、通信）,磁悬浮列车,一是以德国为代表的常导电式磁悬浮。 二是以日本为代表的超导电动磁悬浮。 三是以我国的永磁悬浮
10、。,2002年年底，与德国合作研制的上海磁悬浮列车投入试运行。这是世界上第一条磁悬浮列车商业示范线，它标志着我国在这个领域实现了重大技术跨越 上海高速磁悬浮列车示范线全长33公里，行驶时间仅为7分钟，设计最高时速430公里，实际最高时速可达470公里,英国的法拉第（水） 德国西门子 （鱼） 美国爱迪生 （鱼市）,R&D三阶段,基础研究 应用研究 开发研究,近代物理学,三次伟大的综合 经典力学、能量转化守恒定律、经典电磁学 深度和广度,4.1化学常识,甲状腺肿大、克丁病：缺碘 黄金的熔点1064.4C,比黄金熔点高约3倍，通用来制白炽灯泡灯丝的金属是钨。 王水（aqua regia） 又称“王酸
11、”“硝基盐酸”：黄金盗窃案（2008、内）利用化学反应偷取顾客的黄金首饰 ；黄金大劫案质疑 1935年侯德榜领导下制硫酸、硝酸、合成氨（NH3）进入工业化。 碱：1942年、侯德榜制碱法（我国世界闻名的制碱专家）,八世界阿拉伯炼金术贾比尔伊本哈杨,4.2物理常识,海市蜃楼 破镜不能重圆,4.3 自然常识,赤潮：赤潮也叫红潮，不是潮汐，也不像“黑潮”那样是海流运动，而是海洋中一种浮游生物、原生物、细菌在特定条件下过度繁殖引起水体变色的有害生态现象。主要是大量流入海水中的废水、废渣以及经大气交换进入海洋的物质中，含有氮、磷元素等植物生长的必要营养素，浮游生物等过度繁殖，使海水呈现褐色、绿色、黄色等不同颜色。,小结:近代物理学,经典物理学大厦: 理论三支柱 科学三伟人 发展三综合,结语,（1）带头学科现象； （2）科学技术活动中心现象； （3）学科的分化与综合现象； （4）科学史的内外史现象。,近代科学发展的显著特点：综合化和理论化,达尔文的世纪 科学上的原子时代 科学时代,作业,1. 科学常识解释：太阳黑子、潮汐、王水、赤潮 2.论述近代科学技术的主要成就。,
