『壹』 2014陝西中考物理最後一題最後一問
水位變化初看應該是V排除以蓄水池的面積，其實不然。你可以這樣分析：當塑料盒內放入0.3千克物體後，由於總重力增加，塑料盒就會下沉，因此浮力也會相應增加。塑料盒下沉多少呢？我們根據增加的浮力等於增加的重力，得出增加的浮力為絕宴明3牛，然後根據阿基米德原理算出增加的V排為3×10-4m3，再算出塑料盒要下沉的深度為3厘米（此時的深度為V排除以塑料盒的底面積，明白嗎？）此時，由於塑料盒下祥陵沉，整個裝置無法關水，只有當水面抬升，塑料盒恢復到原來位置時才能關水，所以進水管會注水，水面上升的同時塑料盒跟著一起上升，當上並告升3厘米後頂住進水管，注水結束。
『貳』 什麼是防臭地漏，地漏什麼樣的好
什麼是防臭地漏，地漏什麼樣的好
地漏就是排水管道口上的一個「篩片」，主要作用是擋住脫落的毛發或其它雜物流入排水系統引起堵塞。而所謂的防臭地漏只不過是在普通地漏的基礎上加上一個猶如止回閥一樣的閉合開關，有水流出時開關打開，沒水流出時開關自動閉合，這樣能做到防止排水管道里的異味反串到地漏上的空間里，同時也能防止蟲子從管道里爬入室內！（先來看看防臭地漏的面貌）地漏什麼樣的好無論是普通地漏還是防臭地漏都有不同的材質，我們最常用到的有塑料地漏、不銹鋼地漏和全銅地漏，除了價格上的高低區分之外，哪一種材質的更耐用相信就不用雨哥直說了吧以下我們來談一下為什麼要選擇防臭地漏的哪些事吧！為什麼要用防臭地漏雨哥認為排水管道里有異味反串，單單是靠用防臭地漏來解決不是上上之策！比如我們衛生間里的排水管道，在多種生活污水共用的情況下，管道里難免會有異味。
利用防臭地漏來隔斷異味反串到衛生間里確實是可以的，但當有水流流出時地漏的開關會打開，在水流較小「不滿管」的情況下管道里異味進入衛生間內就有機可乘。
這樣一來就顯得防臭地漏的防臭功能減弱，加上當防臭地漏上開關密封性能減弱的情況下，防臭功能也會跟著下降甚至失去作用！因此就出現了返臭的現象，這時就更換地漏或使用一種比較方便更換的地漏芯！預防管道返臭正規的做法！衛生間里或其它用水區域里排水管道最好是裝上存水彎，利用「水封」的原理來隔斷異味反串，而不是以「直排」的方式需要利用地漏來防臭。這樣比用防臭地漏效果更顯著！就好像便盤里的存的那「一窩水」一樣，其主要目的就是為了防止臭味反串。排水管道上設置存水彎在下沉式衛生間里比較好安裝，非下沉式衛生間要設置存水彎有兩種方式：第一種是以抬高地面的方式進行設置，也就是在地面上布置好排水管道設置好存水彎之後，再用回填的方式將管道掩埋住。這種做法一般在自建房中比較常見，其它住宅很少用到。
第二種方式就是異層排水，也就是在底下（樓下天花頂上）設置存水彎，這樣就不需要把地面抬得太高也能方便安裝存水彎。這種做法在高層建築中最常用。（下圖為下沉式衛生間同層排水施工示意圖）綜上所述：在排水管道上設置存水彎遠遠比用地漏來防臭效果要好很多，但很多人都不了解這些細節而忽略了這個步驟，總覺得只要防臭地漏就能隔絕臭味反串，這或許也是完全依賴地漏來防臭的想法問題！那麼在管道上沒有設置存水彎的情況下要怎麼選擇地漏才能做到更好的防臭效果呢根據我個人的使用情況，各種材質的地漏都有用過，普通的或防臭的也都用過！個人認為全不銹鋼或全銅地漏各方面都比較理想一些，而那種與塑料組合的地漏各種性能稍微就欠缺一些！比如類似上圖這種地漏，雖然名義上是全銅地漏，但「地漏芯」卻是塑料的，我們將其稱為「組合地漏」。
什麼是防臭地漏 地漏什麼樣的好
現在，人們在裝修的時候，都知道地漏的重要性。雖然看似一個小小的東西，但是排水、防臭都需要靠它來實現。
防臭地漏是市面上非常流行的功能型地漏，而很多人卻因此備受困擾，家用防臭地漏用什麼樣的比較好為什麼自己買的防臭地漏剛裝上沒多久就開始返味其實，選防臭地漏的時候，我們不能只看品牌，更多的我們要看地漏的設計，要大概地了解地漏的防臭原理是什麼，這樣才能夠幫助我們更好的選擇地漏。
現在回到我們開頭的那個問題：為什麼自己買的防臭地漏裝上沒多久就開始返味很有可能就是選到了「偽防臭地漏」。目前，市面上防臭地漏大部分是水封地漏或者是重力翻板式地漏。但是由於地漏質量參差不齊，即使是號稱能夠有效防臭的水封地漏也因其水封高度不夠而導致地漏返味，重力翻板式地漏就更不用說了，依靠硬物閉合來防止氣體穿過本來就是不靠譜的。金德爾在設計、研發之初的時候，就已經考慮過這個問題，不論是水封地漏亦或是機械地漏，我們均採用了儲水密封的方式，用水來隔絕臭氣的傳播。
金德爾虹吸地漏水封系列，擁有超大的儲水腔體，地漏能夠存儲接近400ml的水量，有效水封高度達到50mm，符合國家標准，即使是有管道負壓，也能夠保證水封層不會被破壞，不會影響地漏的防臭效果。金德爾虹吸地漏臻芯系列，則採用了水膜密封專利技術。我們使用了獨特的軟膠水槽結構，讓地漏在排水後能夠形成一層水膜，達到接近水封的效果，比一般蓋板閉合的防臭方式更加有效。
什麼是防臭地漏我們應該如何挑選
第一無論如何地漏可以起到完全除臭的作用。地漏的除臭功能主要靠密封，消費者可以根據地漏的使用場所選擇不同密封方式的地漏。
二是地漏的位移要滿足使用要求，要足夠大。
即使家裡沒人，水管爆裂，也能快速排水。位移可以通過詢問說明或測試報告來檢查，應根據地漏插座的內徑和不同的使用場所選擇合適的位移。第三過濾功能要徹底，因為過濾功能不足會導致異物堵塞管道，清洗工作會很麻煩。如果濾網孔徑不合適，清理異物的時間間隔會過短，也會增加消費者的負擔。
專家建議，最好的濾網孔徑在之間，既能防止異物落入管道，又能將清除異物的時間延長到個月。第四，使用時間要足夠長，不需要經常更換。有些機械地漏以塑料為芯，用了三五年就脆了。
但是這個地漏的核心需要高頻活動，所以地漏的功能不夠穩定，可能會出現各種問題，需要重新更換。第五，地漏的選擇要根據使用場所來確定。比如淋浴房沖的水量最大。
為了保證水可以快速滲漏而不積水，這里的地漏排量也需要很多另外，洗衣機的瞬時水流特別大，此時水管上的瞬時壓力非常大。專家建議，如果條件允許，最好的方案是用專用管道代替地漏。如果只能選擇地漏，最好在出水口安裝緩沖裝置，降低瞬時水壓，洗衣機使用專用地漏。
防臭地漏的原理主要在於地漏的結構。一般來說，在這個地漏中，有一個儲水彎頭，目的是密封，因為地漏主要依靠水的密封性能來防止異味。這種地漏原理簡單，結構簡單。在除臭地漏原理知識的詳細講解中，與水除臭地漏相比，另一個原理是密封除臭地漏。
它的結構比較復雜，在浮蓋上增加了上蓋，可以密封地漏體，除臭效果更好。這種地漏設計也有更大的優勢，外觀時尚新穎美觀，能受到大多數家庭的喜愛，還能更好的除臭防蟲。三防地漏也是目前最先進的地漏。其原理是在下管出口安裝一個小浮球，然後利用下水道管理的水壓和氣壓將球頂在上面。
過水時，利用水的浮力將球托起，從而達到漏水的目的。通過水時，可達到除臭、防蟲、防溢水三重功效。是現代很多家庭選擇的一個重點。
防臭地漏是什麼衛生間有沒有必要使用防臭地漏
防臭地漏是什麼衛生間有沒有必要使用防臭地漏一、防臭地漏過濾網下有水封，蓄水筒里的水可以阻斷管道里的氣味，起到防臭的作用。二、防臭地漏有不同的防臭原理：1、水封地漏：依靠存水彎的水來防臭，缺點：地漏裡面必須有存水，否則就起不到防臭效果。
2、 偏心塊式：即用一個密封墊，一邊用銷子固定，利用重力偏心原理來密封，一是封閉不嚴密，二是銷釘容易損壞，造成失效。
3、彈簧式：分為上彈式和下彈式。上彈式是按壓蓋板，蓋板彈起來，再次按壓，就會復位；下彈式是用彈簧拉伸密封芯下端的密封墊來密封。由於彈簧是由硼鐵製成，容易銹蝕，彈性逐漸減弱，直至失效，壽命不長，另外彈簧容易纏繞毛發、織物，不易清理。4、吸鐵石式：用兩片磁鐵的磁力吸合密封墊來密封。
由於地面水水質很差，如洗刷物品、刷地等各種原因，污中會含有一些鐵質雜質吸附在吸鐵石上，一段時間後，雜質層就會導緻密封墊無法閉合，另外由於地球大磁場的作用，磁力也會逐漸衰弱。三、地漏在滿足快速排水的同時還要起到阻止下排水管道及化糞池中的帶有各種病菌的惡臭氣體進入室內，地漏功能的好壞直接影響到室內空氣質量，是直接關繫到家人特別是老人小孩的身體健康，因此在您選擇地漏產品時，地漏的基本功能必須具備：排水快，防臭氣，防蚊蟲，易清理等特點。主要區別普通地漏不能阻擋下水道里的臭氣和蚊蟲進入室內，這樣會影響居住環境。
防臭地漏可以阻擋下水道里的臭氣和蚊蟲進入室內，隔斷蚊蟲和病菌進入室內。
『叄』 礦山地質環境監測內容與方法
礦山地質環境監測分為兩大類：一是根據已發生的地質環境問題，監測其變化情況，如數量、危害程度等動態變化；二是根據已掌握的地質環境問題的隱患情況，監測其變化趨勢，及時預警預報，減少財產損失。
根據湖南省礦山地質環境現狀，結合主要的地質環境問題，確定全省礦山地質環境監測內容包括四個方面：礦山地質災害（地面塌陷、地裂縫、地面不均勻沉陷、崩塌、滑坡、泥石流）；礦山地形地貌景觀及土石環境，包括破壞地形地貌景觀類型、土地資源的佔用和破壞、固體廢棄物的排放、水土流失的情況等；礦山水環境，包括地下水水位、水質、廢水廢液的排放等；礦山地質環境恢復治理及效果，包括尾砂庫、廢石堆的復墾復綠等。由於礦山地質災害影響范圍廣，危害大，直接威脅到人民的生命及財產安全，因此，目前一般將礦山地質災害、水環境作為重點監測內容，而礦山土石環境、礦山環境恢復治理作為次重點監測內容。
一、礦山地質環境監測內容
（一）礦山地質災害監測內容
1.地面塌陷（采空塌陷、岩溶塌陷）監測
發生時間、塌陷坑數量、塌陷區面積、塌陷坑最大直徑、最大深度、危害對象、直接經濟損失、治理面積；采空區岩移范圍或岩溶地下水強行疏干影響區內的民居建築、井泉點、農田、道路交通等。
2.地裂縫監測
發生時間、地裂縫數量、最大地裂縫長度、寬度、深度、地裂縫走向、危害對象、直接經濟損失、治理面積等。
3.地面不均勻沉陷監測
發生時間、沉降區面積、累計最大沉降量、年平均沉降量、危害對象、直接經濟損失、治理面積；采空區岩移范圍或岩溶地下水強行疏干影響區內的民居建築、井泉點、農田、道路交通等。
4.崩塌監測
潛在的崩塌數量、崩塌體方量、危害對象、危險程度，崩塌隱患體上的建築物變形特徵及裂縫變化情況。
5.滑坡監測
潛在的滑坡數量、滑坡體方量、危害對象、威脅資產、危險程度、治理情況，滑坡隱患體上的建築物、構築物變形特徵及地面微裂縫的變化情況。
6.泥石流監測
潛在的泥石流易發區數量、泥石流物源方量、危害對象、威脅資產、危險程度、治理情況。
（二）礦山水環境監測內容
1.地下水均衡破壞監測
礦區地下水水位最大下降深度、地下水降落漏斗面積、對人、畜、土地的影響；采空區岩移范圍或岩溶地下水強行疏干影響區內的井泉點、農田。
2.地下水水質污染監測
地下水污染物種類、地下水污染物含量；礦區內出露的主要泉眼或主要的居民飲用水水井。
3.廢水廢液排放監測
廢水廢液類型、年產出量、年排放量、主要有害物質及含量、年循環利用量、年處理量；廢水廢液排污口，廢水廢液與溪溝、河流、水庫或重要水源地的匯合處等。
（三）礦山地形地貌景觀及土石環境監測內容
1.地形地貌景觀監測
破壞地形地貌景觀類型、方式、區位、面積、破壞程度及恢復治理難易程度。
2.佔用破壞土地監測
侵佔破壞土地方式、侵佔破壞土地類型、面積、土地復墾面積、恢復治理難易程度。
3.固體廢棄物排放監測
固體廢棄物類型、佔地面積及類型、主要有害物質及含量、年產出量、年排放量、年循環利用量、年處理量。
4.土壤污染監測
污染的土壤類型、面積、主要污染物及含量。
5.水土流失監測
礦區水土流失面積、土壤流失量、危害程度。
（四）礦山地質環境恢復治理及效果監測內容
主要監測已治理的礦山地質環境問題、投入治理的資金及資金來源、治理措施、治理面積、治理效果（社會效益、環境效益、經濟效益）等。
二、礦山地質環境監測方式
根據監測手段的差異，礦山地質環境監測方式分為常規監測、專業監測、遙感監測和應急監測四類。具體方式的採取，根據其監測面積、地域、重點監測對象的差異性而定。
（一）常規監測
常規監測主要是指監測責任人對監測對象及監測點採取定期巡查監測，並填寫技術表格的方式。
根據礦山類型，劃定監測責任人。一般來說，采礦權人作為最大的受益人，也是破壞地質環境的責任主體，是常規監測的責任人。上級管理機構應該指派專員，對礦山企業開展指導，並適時開設培訓班，分期催交監測技術表格，匯總分析技術資料，形成年報後再上報。對於責任主體滅失的礦山，其監測責任人應歸咎於當地的國土資源主管部門，通過委託專業機構的方式開展監測。
此類監測通常採用簡易的監測方法，如目測、尺測、貼片、埋簡易樁等，少數引用專業設備進行監測。
（二）專業監測
專業監測主要是指通過專門的監測機構，採用先進的技術設備，對礦山地質環境問題開展監測，以監測示範區的形式推廣。該監測方式與科學技術的發展緊密相連，並逐步向自動化、智能化靠攏。
以全省地質環境問題突出的大中型閉坑礦山和部分大中型國有生產礦山為單元，建立礦山地質環境監測示範區，開展礦山地質環境監測技術方法研究。原則上每個市（州）可建立1～2個礦山地質環境監測示範工程，根據「應急優先、典型示範」原則，作為示範區試點，由專門的監測機構具體實施，工作方法如下：
1）在開展示範區1∶5000精度礦山地質環境問題調查的基礎上，以礦區地面沉陷變形、水環境、土石環境污染、佔用破壞土地為主要監測內容，採用高新技術手段對礦區主要環境地質問題進行監測。
2）建立示範區地表塌陷監測網和深部位移監測點：廣泛應用微電子技術、感測技術、通信技術和自動控制等技術監測礦山地質環境。採用多種監測技術（GPS、全站儀、水準儀、裂縫計、位移計、應變儀）定期開展地表塌陷與地表裂縫監測；採用鑽孔傾斜儀、TDR定期開展深部位移監測；採用光纖光柵應變技術，三維激光掃描技術，實時監測礦山邊坡、房屋開裂等的變化情況。
3）建立示範區水土污染監測網：合理布設監測網點，定期取水土樣分析測試。引進先進的水環境自動檢測技術，實時監控礦區水環境，分析礦區水土的污染原因、污染途徑、污染程度，預防水土環境污染事故。
4）開發建立礦山地質環境示範區監測預警管理信息平台，實現自動監測、傳輸、管理、分析為一體的信息系統，實現遠程無人自動化監控綜合管理。
5）發現突變數據及時反饋地方政府，有效預防礦山地質災害及水土環境污染事故。
6）開展多種監測技術方法研究和比較，優化監測技術手段，開展技術交流，對於各種監測方法的精度、優缺點進行比較，對各種監測技術方法進行總結及推廣應用。提交年度成果和成果審查。
（三）遙感衛星監測
遙感衛星監測是指採用多波段、多時相和高解析度遙感影像（Quick bird或SPORT衛星數據）InSAR技術，開展典型礦區地質環境動態遙感監測，建立基於遙感波譜的具有一定精度保證的主要礦山地物類型、土地與植被破壞、地面塌陷等自動識別模型與方法，實現地物面積變化監測。主要適用於大范圍、礦業活動程度高、破壞大的密集型重點礦山集中開采區。
其工作步驟如下：
1）選取要監測的重點區域，充分了解研究區的地質環境背景，結合區內礦山分布，確定遙感監測方案。
2）遙感影像選取高解析度衛星影像（QuickBird或SPORT）數據。
3）通過遙感影像對礦產開采區侵佔土地、植被破壞、固體廢物堆放、尾礦庫分布、采空區地面沉陷、滑坡、泥石流、崩塌等地質災害、礦產開發引發的水土流失和土地沙化、礦區地表水體污染、土壤污染等礦山環境地質問題進行解譯和判讀。
4）收集研究區1∶10000地形圖數據，將遙感影像配准到地形圖上，採用目視解譯、人機結合解譯和計算機自動提取等方法將解譯的內容按實際規模大小標在地形圖上，並填寫遙感解譯記錄表。
5）對衛星監測數據進行實地驗證，總結遙感監測技術方法，開展技術交流，對於各種監測方法的精度、優缺點進行比較，對各種監測技術方法進行總結及成果推廣。提交年度成果和成果審查。
（四）應急監測
礦山地質環境應急監測適用於湖南省采礦因素引發的重大突發地質災害事件和礦山地下水污染事件。
1.應急監測響應分級
對應地質災害和地下水污染事件分級，應急響應分為特大（Ⅰ級響應）、重大（Ⅱ級響應）、較大（Ⅲ級響應）和一般（Ⅳ級響應）四級。市、縣分別負責較大（Ⅲ級）與一般事件（Ⅳ級）應急監測工作。特大（Ⅰ級）與重大（Ⅱ級）由省應急監測指揮部決策並指揮省級地質環境監測機構實施。
2.應急監測響應程序
省應急監測指揮部接到特大（Ⅰ級）與重大（Ⅱ級）突發性礦山地質災害和地下水污染事件信息並確認需要監測的，立即向省政府和國土資源部報告，啟動並實施應急監測預案。
3.應急監測組織
成立應急監測指揮部，設立應急監測中心，應急監測中心下設現場調查組、監測組、技術分析組、綜合管理組、後勤組等五個工作組。
應急監測中心接到指令後立即啟動應急監測工作，組織各工作組迅速趕赴現場開展應急監測工作，各工作組的任務職責如下：
1）現場調查組與監測組：立即趕赴現場開展調查，根據災害事件的形成條件，制定監測方案，圈定監控范圍、布置監測網點、監測項目、監測方法，制定應急監測實施方案並交技術組審核。監測人員按應急監測實施方案進行監測。
2）技術分析組：根據現場情況和技術條件及時審核應急監測實施方案並報上級批准後，交現場監測組實施，提出應急對策建議和方案，編制應急監測報告交綜合管理組。
3）綜合管理組：組織、協調所有人員按其職責開展應急工作；及時接轉電話和傳送文件、報告，認真做好值班記錄，保持24小時聯絡暢通。及時向上級有關部門報告應急調查結果、應急監測結果、事態進展、發展趨勢、處置措施及效果等情況。
4）後勤保障組：負責調度車輛運送應急監測人員、設備和物質，做好後勤保障以及現場監測人員的安全救護工作；開展攝影、攝像和信息編報工作。
4.應急監測處置
（1）信息接收
省應急監測中心綜合組設專人專線電話負責全省礦山地質環境突發事件的信息接收，並及時向省應急指揮部報告。
（2）應急監測
1）向地方指揮部提出開展群測群防的建議。發動群眾，針對應急監測對象以及毗鄰區域開展群測群防監測。定期目視檢查地質災害體有無異常變化，如建築物變形、地面裂縫擴展及地下水異常等；利用簡易工具，採用埋樁法、埋釘法、上漆法或貼片法等監測裂縫變化。
2）對險情重、規模大、表象識別困難的滑坡體，結合目視監測和簡易監測，布設專業監測網觀測地質災害體的動態變化情況，監測周期盡可能加密。專業監測對象以表層位移和地下水地表水為主。在阻滑段或者滑坡周緣的擴展部位，採用激光掃描、定點測量等方法，監測關鍵位置的位移及其變化情況。
3）對礦山地下水污染事件，應急監測有毒有害物種類、含量變化過程，水質狀況變化過程、污染范圍；污染事件造成河流嚴重污染導致下游地下水遭受嚴重威脅或污染的，說明污染水體前鋒入境、污染水體過境和出境過程及有毒有害物含量變化過程。
5.信息報送
（1）報告時限和程序
確認發生特別重大（Ⅰ級）與重大（Ⅱ級）突發性礦山地質災害事件後，應急監測指揮部立即向省政府和國土資源部報告有關應急監測信息。
（2）報告方式與內容
突發的礦山地質災害和礦山地下水污染事件應急監測報告分為初報、續報和監測結果報告三類。
1）初報從發現事件後起4小時內上報，初報主要內容包括：突發災害事件發生的時間、地點、災害類型、受害或受威脅人員情況等初步情況以及初步採取的防範措施、應急監測對策和預期效果。
2）續報在查清有關基本情況後隨時上報，續報內容是在初報的基礎上，根據應急監測進程，報告有關確切數據、事件發生的原因、過程、進展情況、採取的應急措施和效果。
3）監測結果報告在事件處理完畢後上報，採用書面報告的形式，在總結初報和續報的基礎上，詳細報告下列內容：應急監測項目、監測頻率、監控范圍、採取的監測技術方法、手段等應急監測方案；應急監測預警技術所確定的關鍵地段，選定的預警模型與判據，校驗復核；災害體的成因、變化數據，變化趨勢、危害特徵、社會影響和後續消除或減輕危害的措施建議；對應急監測實施方案、採取的應急對策、措施和效果進行評價，總結經驗教訓。
三、礦山地質環境監測方法
（一）礦山地質災害監測方法
1.地面塌陷
礦區塌陷面積較大的，採用遙感技術監測；重點礦區採用高精度GPS、鑽孔傾斜儀、全站儀等監測；其他採用人工現場調查、量測。具體方法為：
1）地面和建築物的變形監測，通常設置一定的點位，用水準儀、百分表及地震儀等進行測量，或可採用埋樁法、埋釘法、上漆法、貼片法等進行簡易監測。
2）塌陷前兆現象的監測內容包括：抽、排地下水引起泉水乾枯、地面積水、人工蓄水（滲漏）引起的地面冒氣泡或水泡、植物變態、建築物作響或傾斜、地面環形開裂、地下土層垮落聲、水點的水量、水位和含沙量的突變以及動物的驚恐異常現象等。
3）地面、建築物的變形和水點的水量、水態的變化，地下洞穴分布及其發展狀況等需長期、連續地監測，以便掌握地面塌陷的形成發展規律，提早預防、治理。
4）採用測距儀或皮尺測量塌陷區面積、塌陷坑最大深度、直徑等；現場調查塌陷坑數量及危害程度。
2.地裂縫
主要監測方法有大地測量法、GPS全球定位系統、簡易人工觀測、應力計、拉桿、光柵位移計自動監測等技術。
人工現場調查，現場調查地裂縫數量及危害程度，測量採集數據。測距儀、羅盤和皮尺測量最大地裂縫長度、寬度、深度、地裂縫走向；最大裂縫處兩側埋水泥墩、鋼筋樁。
3.地面沉降
人工現場測量採集數據。重點礦山採用現場埋設基岩標自動監測，其他採用高精度GPS監測。
4.崩塌、滑坡
人工現場調查、測量採集數據。一般採用GPS定位（坐標、高程），測距儀和皮尺測量崩塌、滑坡體積，現場調查崩塌、滑坡數量及危害程度；對於危害嚴重的或大、中型規模的崩塌、滑坡隱患體由礦山企業監測其空間位移變化，具體方法根據實際情況確定。
滑坡裂縫採用的簡易監測方法有埋樁法、埋釘法和貼片法。
埋樁法：如圖7-11，在斜坡上橫跨裂縫兩側埋樁，用鋼捲尺測量樁之間的距離，可以了解滑坡變形滑動過程。
埋釘法：如圖7-12，在建築物裂縫兩側各釘一顆釘子，通過測量兩側兩顆釘子之間的距離變化來判斷滑坡的變形滑動。這種方法對於臨災前兆的判斷非常有效。
貼片法：如圖7-13，在橫跨建築物裂縫粘貼水泥砂漿片或紙片，如果紙被拉斷，說明滑坡發生了明顯變形，須嚴加防範。與上面三種方法相比，這種方法是定性的，但是，可以非常直接地判斷滑坡的突然變化情況。
5.泥石流
泥石流監測採用測距儀和皮尺測量潛在的泥石流物源方量、現場調查泥石流易發區數量、危險程度；對於危害嚴重的或大、中型規模的泥石流易發區，由礦山企業監測降雨量大小與沖刷攜帶物體積，具體方法根據實際情況確定。
監測的目的和任務是為獲取泥石流形成的固體物源、水源和流動過程中的流速、流量、頂面高程（泥位）、容重及其變化等，為泥石流的預測、預報和警報提供依據。監測范圍包括水源和固體物源區、流通段和堆積區。泥石流的監測方法，在專門的調查研究單位已採用電視錄像、雷達、警報器等現代化手段和普通的測量、報警設備等進行觀測。如目前國內採用超聲波泥位計對泥位進行監測的方式取得了較好的效果，圖7-14。
圖7-11 埋樁法監測示意圖
圖7-12 埋釘法監測示意圖
圖7-13 貼片法監測示意圖
圖7-14 泥石流泥位自動監測裝置
群眾性的簡易監測，主要應用經緯儀、皮尺等工具和人的目估、判斷進行，簡易監測的主要有以下對象與內容。
（1）物源監測
1）形成區內鬆散土層堆積的分布和分布面積、體積的變化。
2）形成區和流通區內滑坡、崩塌的體積和近期的變形情況，觀察是否有裂縫產生和裂縫寬度的變化。
3）形成區內森林覆蓋面積的增減、耕地面積的變化和水土保持的狀況及效果。
4）斷層破碎帶的分布、規模及變形破壞狀況。
（2）水源監測
除對降雨量及其變化進行監測、預報外，主要是對地區、流域和泥石流溝內的水庫、堰塘、天然堆石壩、堰塞湖等地表水體的流量、水位，堤壩滲漏水量，壩體的穩定性和病害情況等進行觀測。
（3）活動性監測
泥石流活動性監測，主要是指在流通區內觀測泥石流的流速、流位（泥石流頂面高程）和計算流量。各項指標的簡易觀測方法如下：
1）觀測准備工作。
建立觀測標記。在預測、預報的基礎上，對那些近期可能發生泥石流的溝谷，選擇不同類型溝段（直線型、彎曲型），分別在兩岸完整、穩定的岩質岸坡上，用經緯儀建立泥位標尺，作好醒目的刻度標記。劃定長100m的溝段長度，並在上、下游斷面處作好斷面標記和測量上、下游的溝谷橫斷面圖。
確定觀測時間。由於泥石活動時間短，一般僅幾分鍾至幾十分鍾，故自開始至結束需每分鍾觀測一次，特別注意開始時間、高峰時間和結束時間的觀測。
2）流速觀測。
浮標法。在測流上斷面的上方丟拋草把、樹枝或其他漂浮物（丟物時注意安全）分別觀測漂浮物通過上、下游斷面的時間。
陣流法。在測流的上、下斷面處，分別觀測泥石流進入（龍頭）上斷面和流出下斷面的時間。
流速計算。
3）流位觀測。在溝谷兩岸已建立的流位標尺上，可讀出兩岸泥石流頂面高程。
4）流量計算。流量可用下式概略計算。
湖南省礦山地質環境保護研究
式中：Qs為泥石流流量，m3/s；Vs為泥石流流速，m/s；As為斷面面積，m2。
上面各項觀測資料均應做好記錄，主要包括觀測時間和各種觀測數據，並繪制時間與觀測值之間的相關曲線和計算有關指標。反映變化情況，作為預測、預報和警報的依據。
（二）礦山佔用破壞土地監測方法
1.固體廢料場、尾礦庫、地面塌陷區、露采場
人工現場調查、測量採集數據及採用遙感監測手段。採用GPS定位、測距儀和皮尺測量固體廢料場、尾礦庫、地面塌陷區、露采場壓占土地面積；現場調查壓占土地類型；壓占面積較大的重要礦區輔以遙感影像監測其面積變化。
2.礦區土壤污染及水土流失監測
人工現場調查、測量、取樣室內分析，輔以土壤污染自動監測儀採集數據及遙感監測。測距儀和皮尺測量土壤污染及水土流失面積；取樣分析污染物的種類、含量；現場調查污染土地類型及年土壤流失量；對於重要礦區採用遙感技術監測和人工現場調查、測量相結合的方式進行監測。
（三）礦山水環境監測方法
1.地下水均衡破壞監測
人工現場調查採集數據。採用水位自動監測儀及測繩監測水位變幅；採用GPS定位監測井泉乾枯的坐標、高程；現場調查乾枯井泉的數量，以及對人、畜、土地的影響和地下水降落漏斗面積。具體做法為定期進行觀測，參照國家地下水動態監測方法，監測人員每月逢五逢十對區內泉眼、觀測井進行觀測，泉點主要是紀錄泉水的流量變化情況、是否乾枯；觀測井主要是紀錄觀測井水位變化情況。定期對收集的數據進行統計分析，確定地下水位變化趨勢，確定采礦活動對區內地下水位超常下降影響范圍。
2.廢水廢液排放監測
現場調查、取樣，室內分析。採用流速儀或堰板監測礦坑水、選礦廢水、堆浸廢水、洗煤水的排放量；定期對礦山對外排放的廢水進行水質檢測，檢查廢水的pH、重金屬元素、放射性元素、砷等有害組分含量是否達到相關排放標准；定期檢查礦山廢水影響范圍內農作物生長狀況、水塘中魚類活動是否正常。
四、礦山地質環境監測技術要求
1）礦山地質災害監測應採用專業監測與群測群防相結合的方法。專業監測方法有水準儀、全站儀、GPS及衛星遙感測量。監測網點布設及監測周期應符合《崩塌、滑坡、泥石流監測規范》（DZ/T0221—2006）和《地面沉降水準測量規范》（DZ/T 0154—1995）的相關規定。
2）土地資源佔用破壞監測採用地面測量、衛星遙感測量和土壤取樣分析方法。佔用土地面積可一年監測一次。土壤污染取樣分析應符合《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166—2004）的相關規定。
3）地形地貌景觀破壞監測採用地面測量、衛星遙感測量和地面調查方法，可一年監測一次。
4）地下水資源破壞監測採用布點量測和取樣分析方法，布點及監測頻次應符合《地下水動態監測規程》（DZ/T0133—1994）規定。
五、礦山地質環境監測成果應用
（一）礦山地質環境監測成果
礦山地質環境監測應形成如下成果：
1）單個礦山地質環境監測表、監測半年報、年報；
2）省、縣兩級礦山地質環境監測匯總表及監測網路圖；
3）省、縣兩級礦山地質環境監測半年報、年報；
4）省、縣兩級礦山地質環境監測通報。
（二）成果應用
1）作為行政機關掌握全省礦山地質環境的資料依據；
2）作為行政主管部門獎勵、處罰礦山企業或督促、安排礦山地質環境恢復治理的依據；
3）作為相關政策制定、規劃編制的依據；
4）作為相關科研工作的資料依據。
『肆』 地球上的能量是怎樣守恆的!!
(1)熱力學第一定律產生的歷史背景
1.蒸汽機的早期發展
瓦特蒸汽機示意圖
1—鍋爐 2—汽缸 3—活塞
4—雙向進、排氣管 5—廢氣冷凝器
6—排汽抽氣泵 7—冰水池 8—搖桿
熱力學第一定律就是能量守恆與轉化定律。它的誕生是以一定的社會物質生產條件為前提的 。蒸汽機的誕生與改進以及廣泛地應用，對蒸汽機中能量轉換問題的探討，是人們能向量守 恆原理的重要橋梁之一。
很早以前，人們就知道了熱和蒸汽能產生動力，在我國古代和古希臘曾出現過把熱能轉化為 機械能的小型裝置。我國流傳至今的「走馬燈」也是古代的創造發明。
到了16、17世紀，已是資本主義的萌芽時期，煤作為廉價、高效的熱粒被廣泛地應用、
促進了煤礦業的發展，為了解決礦業中的排水問題，提出了蒸氣動力要求。
到1690年，法國人丹尼斯•巴本(1647—1712)在德國製成了第一個有活塞和汽缸的
實驗性蒸 汽機。這部機器是在萊布尼茲思想的啟發下設計出來的，可以說它是近代蒸汽機的雛形。
1696年英國的工程師托馬斯•薩弗里(1650—1715)提出一種被稱為「礦工之友」的蒸汽水泵
，用於礦井抽水。
1705年，英國的紐可門(1663—1729)，綜合了巴本和薩弗里發明的優點，創造了大氣壓力式
蒸汽機，並於1712年開始在全國的煤礦和金屬礦中得到應用。
對蒸汽機改進做出量大貢獻的是英國的詹姆斯•瓦特(1736—1819)。瓦特在他父親的熏陶下 逐步具備了機器製造的才能。後來瓦特在格拉斯哥大學開設的一間修理店當了一名修理技工 。他修理了許多紐可門蒸汽機，由此對蒸汽動力產生了濃厚的興趣。他於1759年開始進行一 系列有關蒸汽力量的實驗。1763年他在布萊克教授的幫助下，發現紐可門蒸汽機有相當大的 熱量浪費，原因是活塞每次沖擊後被冷卻時，汽缸和活塞也同時被冷卻了，然後為了下一次 的沖擊，它們還必須重新被加熱。他根據布萊克教授的「比熱」和潛熱理論計算了各個引擎 的耗熱量。在布萊克的啟發下，瓦特開始尋找一個克服這個缺陷的辦法。瓦特經歷多次失敗 後，終於在1769年製成了一台「單動式」蒸汽機。它比功率相同的紐可門機省煤四分之三左 右。1872年，瓦特又製成了雙向作用的蒸汽機。後來瓦特利用一種特殊形式的齒輪傳動機構，把活塞的直線運動轉變為旋轉運動，使這種動力機有了廣泛的用途。
1784年蒸汽機進入大規模的生產時代。蒸汽技術的成就，為熱能轉化為機械運動做出了令人信服的證明，從古代發現的摩擦生熱開始到蒸汽機的出現，熱與機械運動的轉化完成了一個循環。因此，蒸汽機的發明和應用，為能量守恆原理的確立提供了一個重要前提。
2.永動機的失敗
各種機械裝置的成功設計吸引了一大批人，許多人花費大量的心血去研究永動機。而永動機之不可能實現，是認識能量守恆原理的另一條途徑。
亨內考「永動機」
所謂「永動機」是一種理想的機器，即不斷自動做功，而不需任何動力或燃料及其他供給品 。在這種幻想指導下，曾經有許多人提出了多種多樣的所謂永動機的設計，如早期最著名的 一個永動機方案，是十三世紀一個名叫亨內考的法國人提出的，後來義大利的列奧納多•達 •芬奇也創造了一個類似的裝置。到16世紀70年代義大利的一位機械師斯托利達•斯特爾 又 提出了一個永動機設計方案。
此外人們還提出過用輪子的慣性、水的浮力、細管子的毛細作用等,
獲得有效動力的種種永動 機方案，但都無一例外地失敗了。在1775年法國科學院不得不作出決議，
聲明「本科學院以 後不再審查有關永動機的一切方案」。這說明當時的科學界已經認識到永動機是不可能製造成的。
列奧納多•達•芬奇的裝置
造永動機的失敗，從反面顯示出自然界存在著某種制約著人們的普遍規律想不付出代價而從 自然界中取出可供利用的有效動力是不可能的，人們只能根據各種自然力相互轉化的具體條件，付出一定代價而有效地利用自然界提供的各種能源。德國的著名物理學家和生物學家赫爾姆霍茲，就是從永動機不可能實現的事實入手，研究並發現了能量守恆原理的。
3.有關知識的准備
熱力學第一定律得需要的基本概念，在很早以前就逐步形成。1686年萊布尼茲根據落體定律 ，在機械運動范圍內引
斯特爾「永動機」
1—水槽 2—水輪 3—蓄水池
4—螺旋汲水器 5—帶動工具機
進了「活力」概念，把mv2看作是運動的量度，即現在所 說的動能。能量的概念是托馬斯•楊在1807年發表的著作《自然哲學講義》中第一次提出的。伽利略所用「力矩」的概念，常含有力和路程乘積的意義。1829年彭塞利(1788—1867)在《技術力學引言》一書中，堅決支持「功」這一術語；瓦特進行了馬的能力和機器的比較而定出了功率的單位。1834年—1835年間，英國的哈密頓在《論動力學的一般方法》一文中，提出了哈密頓原理，引了新的「力函數」，以表示只與相互作用著的粒子的位置有關的力 ，在保守力場中
的哈密頓函數正是系統的總機械能。1828年格林建立了「位函數」的數學關系線，
並應用於靜電學和靜磁學問題。到了19世紀40年代，高斯的工作使位函數得到了普遍
應用，這樣熱力學第一定律所需要的基本概念在19世紀40年代以前已經齊備了。
關於能量守恆的思想還能追溯到很早以前。1633年出版的伽利略的《關於力學和
局部運動的兩門新科學的討論和數學證明》的論文中，通過薩爾蒂等三人的談話，對
勻加速運動進行了定量的研究，其中包括自由落體和物體在斜面上的運動，記載有「物體在人落過程中所達到的速度，能使它跳回到原來的高度，但不會更高。」
惠更斯1673年發表的題為《擺式時鍾或關於用在時鍾上擺的運動的幾何證明》一書中討論了擺的運動規律，寫道：「在重力作用下物體不能上升到高於它自由落下的高度，這已包含了重力場中機械能守恆的思想。」1669年惠更斯通過完全彈性碰撞的研究，認識到各個物體的質量與速度平方乘積的總和，在碰撞前後保持不變，這實際上是發現了完全彈性碰撞中的動能守恆定律。
萊布尼茲在1695年，作出了能量守恆原理的表述：力和路程的乘積等於「活力」的增加。
約翰•伯努利(1667—1748)也一再談到「活力守恆」。他說「活力消失時做功的本領並不消失，只是轉變為其他形式」。而丹尼爾•伯努利(1770—1782)實際上把「活力守恆」原理應 用於流體的運動，得到著名的「伯努利」方程。
歐拉也已經知道，如果一個質點在有心力作用下運動，當質點和吸引中心達到個確定的距離時，其活力都是相同的。到了1800年人們已有下述命題：在一個彼此以有心力作用的系統內，活力僅僅取決於系統的位形和取決於位形的力函數。
1829年，彭塞利也提出了在力學過程中的能量守恆原理：「功的代數和的兩倍等於活力的和，在任何時候不能從無中產生功和活力，功或活力也不能轉化為無，而只能組成為無。」
當然，上述這些論斷還不能算作是對機械能守恆定律的明確表述，但從中包含能量守恆的意義，也為「定律的最後建立奠定了基礎。
4.聯系和轉化的新發現
在18世紀，對各種物理現象進行了分門別類的研究，促進了各分支的發展，但沒有注意它們之間相互聯系。到18世紀末19世紀初，自然科學取得了一系列重大發現，日益揭示出各自然現象之間的普遍聯系已成為這一時期的明顯特點。這可以從下面幾個方面來說明。
(1)機械運動和熱運動之間的聯系
18世紀最後兩年倫福德和戴維所做的摩擦生熱實驗，熱功當量的粗略測定，表明了機械運動向熱的轉化。熱力機的發明和改進又把熱能轉化為機械能，從而使這一轉化過程完成了循環 。卡諾關於熱機效率的研究也觸及到了「熱功當量」的問題。
(2)熱和電之間的轉化
1821年德國物理學家托馬斯•塞貝克(1770—1831)發現，在兩種不同金屬的一個接點處加熱，就會產生電動熱；如果電路是閉合的，就會有電流通過，這就是溫差電現象。焦耳和楞次分別在1840和1842年發現了電流的熱效應，這就是今天所說的焦耳—楞次定律。
(3)電與磁之間的相互聯系和轉化
1820年丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應，1831年法拉第找到了它的逆效應即電磁感應現象。揭示了電與磁的內在關系，完成了二者之間相互轉化的循環。
(4)化學和生物方面的研究
拉瓦錫和拉普拉斯早已了解到化學反應的熱效應的重要性。他們證明了反應過程放出的熱量等於它的逆反應所吸收的熱量。在18世紀末伏打發明了電池，又用它去電解水和硫酸銅，了解了電和化學的關系。德國的化學家李比希(1803—1873)則設想運動的體熱和它的機械活動能量，可能來自食物的化學能。1840年彼得堡科學院的黑斯得到化學反應中釋放的熱量的黑斯定律，已接觸到了化學反應過程中的能量守恆原理。
此外，在1801年，德國的李特爾發現了太陽光線中的紫外線之後，研究了紫外線的化學作用；1839年法國的E•A•貝克勒爾發現光照射稀酸液中的金屬極，能夠改變由電池的電動勢；1845年法拉第發現強磁場使光的偏振面發生偏轉。這些現象從各個側面表現出不同運動形式 之間的聯系和轉化。
由於各種自然現象之間的普遍聯系得到了廣泛的研究，所以這一時期的科學家是從「自然力之統一」這一觀點出發來看待各種能量相互轉化的整個網路的。正是在這種自然科學觀影響 下，西歐的四五個國家，從事七八種專業的多位科學家分別用不同的實驗和方法各自獨立地 計算和測定了熱功當量，發現了能量守恆與轉化定律。
(2)幾個科學家的工作
在物理學史上，正式發表論文，提出能量守恆與轉化定律是從1842年開始的，主要是由邁爾 、焦耳和赫爾姆霍茲等人提出的。
1.邁爾的工作
伯特•邁爾(1814—1878)是德國醫生，他出生在一個葯劑師的家庭，中學畢業後，進圖比亨 大學主攻化學。結識了數學家、物理學家巴烏爾，由他介紹，了解到拉瓦錫的燃燒理論。1840年，邁爾在一艘從荷蘭駛往東印度的船上當醫生。在船駛到爪哇附近時，他在給生病的歐 洲船員放血時發現靜脈血不像生活在溫帶人的血那樣顏色發暗，而像動脈血那樣鮮紅。別的醫生告訴他這是熱帶的普遍現象。他還聽船員說，在下大暴雨時海水比較熱，這些現象引起了邁爾的思考。在拉爾錫燃燒理論的啟示下，他想到人體的體熱是由於人所吃進的食物和血液中的氧化合而釋放出來的。在熱帶高溫情況下，肌體只需吸收食物中較少的熱量，所以肌體中含食物的氧化過程減弱了，因此流回心臟的靜脈血留下了較多的氧，這使靜脈血呈鮮紅的顏色。雨滴在降落中獲得活力，也產生熱，所以暴風雨降落時，海面上反而燥熱一些。這些現象都表現出各種自然力之間的相互轉化。
在1841年航行結束後，他寫出了論文《論力的量和質的測定》，但由於缺少精確的實驗根據，以及在數學和物理知識上的缺陷，論文有嚴重不足之處而未能發表。這激勵邁爾發奮自學了數學和物理，並重新撰寫了論文《論無機界的力》，在1842年寄了德國的生物化學家李比希主編的《化學和葯物》雜志，因李對自然力的統一十分注意，故發表了邁爾的文章，因此 邁爾成為第一個發表能量轉化和守恆定律的人。在此文中邁爾從「無不生有，有不變無」和「原因等於結果」的哲學觀點出發得出了「力就是不滅的，能夠轉化的，無重量的客體」的結論。他所說的「力」就是「能量」的意思，他把這個思想運用到「落體力」(勢能)、運動的「力」(動能)和熱的轉化與守恆，並根據當時氣體的比熱的測定數據，第一個得出了熱的機械當量，即物體從365米高處下落，相當於把同等重量的水從0℃加熱到1℃。
1845年，邁爾自費出版了《論有機運動和新陳代謝》一書，他首先說明「力」的守恆與轉化定律，認為它是支配宇宙的普遍規律。接著提出幾種形式的「力」，即「運動的力」、降落 力、熱、電、磁和化學力，並揭示了各種力之間的相互轉化。例如，下落的力轉化為運動的力，運動的力通過碰撞變成熱，在熱機中熱又變成運動的力，通過伽伐尼電池化學力變為電等。邁爾把他所考察的全部力畫成一個表，描繪了運動轉化的25種情況，並作出了否定熱質 和其他無重量的流質存在的結論。文章還討論了動植物機體中的能量問題，認為機體中機械 的和熱的效應來源，是由吸收食物和氧時所進行的化學過程，這樣就指出了有機界和無機界「力」的統一性。
1848年，邁爾在出版的《天體動力學》一文中討論了宇宙中的能量循環，解釋了隕石的發光是由於它們在大氣中損失了動能。
1851年他又寫了《論熱的機械當量》一文，詳細闡述了熱功當量的計算。從而回答了對他的攻擊，保護了自己的優先權，但是就在這一年秋天邁爾得了腦炎，直到1862年才恢復科學工作。
2.焦耳的工作
詹姆斯•普雷斯特科•焦耳(1818—1889)是曼徹斯特一個釀酒師的兒子，他是個業余科學家 ，很早就關心物理學，對電、磁的研究很有興趣。他做了大量有關電流熱效應和熱功當量方面的實驗，並把它總結成幾篇文章發表。例如，1840—1841年間寫成的《論伏打電所產生的 熱》和《電解時在金屬導體和電池組中放出的熱》兩篇文章，1843年寫了《論磁電的熱效應及熱的機械作用》，1845年發表《論空氣的擴散和壓縮所引起的溫度變化》，1849年通過法 拉第送交皇家學會的文章《論熱的機械當量》，以及1867年發表的《由電流的熱效應測定熱功當時》和1878年發表的《熱功當量的新測定》兩篇文章。
從上述文章中可以看出焦耳對熱當量的思想發展過程：他首先研究了電流通過導體所生成的熱，得到電流熱的定量關系，即導體中一定時間所生成的熱量，與導體的電阻和電流平方的乘積成正比——這就是焦耳定律。焦耳認為這個實驗還不能對熱本質做出判斷。1843年焦耳 又提出了一個想法，磁電機所形成感生電流與來自其他電源的電流一樣地產生熱效應。他使一個線圈在電磁體的兩極間轉動，線圈放在量熱器內，實驗證明產生的熱和用來產生它的機械動力之間存在恆定的比例。由於電路是完全封閉的，水溫的升高完全是由於機械能轉化為電，電又轉化為熱的結果。這就排除了熱質是從外界輸入的可能。焦耳之所以能想出這樣的實驗，是因為他認為：「當我們不把熱看作一種實物，而是看做是一種振動狀態時，沒有理由認為，為什麼它不能由一種單純的機械性質的作用所引起，例如像一個線圈在一個永磁體極間轉動的那種作用。」這個實驗得出了如下的結果：使一磅水增加1oF的熱量等於把838磅 物提高1英尺的機械功。用工程單位制，這個值約為460千克•米/千卡。後來焦耳又重復擴展了這些實驗，以證實自然界的「力」是不能毀滅的，凡是消耗了機械力的地方，總能得到相當的熱。這樣，熱就被證實是能量變化的一種形式。但是，一些大物理學家對焦耳的結論表示懷疑和不信任，焦耳的論文被皇家學會婉言謝絕了。
焦耳沒有灰心，決心以更多的實驗證明他的結論。後來他用新的測量方法得到的熱的機械當量數值分別為426/千克•米/千卡和438千克•米/千卡。1847年焦耳申請在英國學術協會上宣讀論文，協會只讓他簡要介紹一下實驗(即大家所熟悉的那個攪拌實驗)，在他介紹之後，原來不準備討論，只是由於學術權威W•湯姆孫感興趣地提出質詢，才引起人們對焦耳的實驗的重視，但許多人仍持懷疑態度。
1849年，焦耳在皇家學會宣談論文《論熱的機械當量》，並宣布了他著名的實驗結果：要產生使一磅水在真空中(測量溫度在55～60oF)之間升高1oF的熱量，需要花費相當於722磅重 物下降1英尺所做的機械功。(此數值為424.3千克•米/千卡)這個實驗結果同 (1879年)由 美國物理學家羅蘭的測量結果相比，誤差僅為6。由此看出焦耳實驗的精確性。此後焦耳還 繼續進行他的實驗測量，一直到1878年。
他前後用了近40年時間，做了400多次實驗，確定了熱功當量的精確值，為能量守恆原理的建立提供了可靠的實驗根據。焦耳最後得到的熱功當量的值為423.85千克•米/千卡。
1850年焦耳當選為皇家學會會員，他的研究成果終於得到科學界的承認。
值得注意的是焦耳的工作不只限於實驗，他還闡明了對熱本質和能量守恆與轉化問題的看法。焦耳與邁爾從不同的方面探索了能量守恆與轉化定律，因此他們都作出了重大貢獻。
3.赫爾姆霍茲等人的工作
赫爾姆霍茲(1821—1894)是德國的醫生、生理學家，出生於中學教師家庭，1838年進入醫學 院外科學院，對生物學很感興趣，他對生命力的本質問題進行了探討。1845年參加物理學會，並參與了學會辦的《物理學成就》刊物的編輯工作。前後發表的主要文章有：《論力的守 恆》(1847)、《論在肌肉的作用中對於物理的需要》(1845)、《生理的熱現象》(1846)、《 生理的熱現象理論方面的小結》(1847)。
從文章中可以看出，赫爾姆霍茲是從研究生命力的本質入手，對當時生命力的本質的看法提出疑問而開始考慮能量轉化和守恆定律的。他在70壽辰的慶祝會上回憶道：「在那時的大多數生理學家承認斯塔爾的觀點，即認為在活的有機體中有機物質的物理力和化學力發生作用 ，但同時又有生命的靈魂，或者說活力存在著；活力在物體活著比在死後更自由地調節著物理力和化學力的表現，在死後不為任何東西所調節的物理力和化學力的表現引起產生腐爛。 ……我懷疑這種解釋中有某種反自然的東西，但是這得把我把大量的勞動用於使這種疑惑形 成為准確的問題這種形式。」
當時赫爾姆霍茲已知道永動機的不可能性，於是他問道：「如果承認根本不可能有永動機存 在，地么自然界各種力之間應當有什麼樣的相互關系?所有這些關系存在嗎?」他還問道：「 活的機體如果除了從飲食取得的能以外，還能從一種特殊的活力獲得能的話，那麼它們就會是永動機。」
赫爾姆霍茲在《論力的守恆》一書中，論證了能量守恆定律，並建立了這個定律的數學公式，即 mgh= mv2
然而該論文的命運開始並不好，大多數科學並不接受他的觀點。這篇論文遭到拒絕以後，赫爾姆霍茲以小冊子的形式在柏林單獨出版。
赫爾姆霍茲還研究了能量守恆在其他物理過程中的應用，把它擴大到光、熱、電磁現象、化學運動以及生物體內進行的過程中。赫爾姆霍茲所確定的綱領，事實上成為以後物理學發展 的基本內容，而他自己的科學活動，也是把這個綱領現實化，他的研究和論著，給了那個時代整個物理學界以強有力的影響，他創立了物理學和生物學的一個國際學派。
通過以上3人工作的介紹，讀者一定會問為什麼發現能量守恆定律的不是正宗的物理學家、而是醫生、業余科學家和生物學家呢?這中間可能有兩個原因，一是他們所從事的工作與熱 的轉化問題打交道較多，二是他們受到「正統的」物理學的熱質學說的影響較少，由於這些原因，使他們先得出了能量守恆及轉化定律。
(3)能量守恆與轉化定律的確立及其意義
1.能量守恆定律的確認
我們看到，邁爾、赫爾姆霍茲、焦耳等人的非常有意義的研究工作，並不是一帆風順的，都受到不同程度的壓抑和排斥。但是，社會實踐和科學實驗的發展，總要推動科學認識的進步。1851年，威廉•湯姆孫在《論熱的動力學當量》中，開始接受焦耳的學說，把能量守恆和轉化定律在熱運動和機械運動方面的具體表現，稱為熱力學第一定律。大約到1860年左右，能量原理才得到普遍的承認，而且很快成為全部物理學和自然科學的重要基石。正如勞厄 所說：「從此以後，特別是物理學中，每一種新的理論首先要檢查它是否符合能量守恆定律 。」
任何真理向前多走一步就會變為謬誤。在19世紀末，以著名化學家、物理學家奧斯瓦爾德(1 853—1932)為代表的「唯能論」，試圖把一切都歸之於能量，從能量原理推導出所有其他物理規律，這顯然是錯誤的。
2.能量守恆原理的確切描述
「能量」這個概念，是托馬斯•楊提出來的，但是當時它並沒有被科學界所採用。事實上，在那些對於建立能量守恆原理作出貢獻的科學家中，沒有一個人直接使用能量這個概念，而常用的還是有多重意義的「力」這個模糊的述語表述他們的重要發現。只是到了1853年，威廉•湯姆孫才給予能量概念一個確切的定義，即「我們把給定狀態中的物質系統的能量表示為：當它從這個給定的狀態無論以什麼方式過渡到任意一個固定的零狀態時，在系統外所產 生的用機械功的單位來量度的各種作用的總和。」這樣人們才逐漸把「力的守恆」改述為「 能量的守恆」。
但是這一原理的發現者們，雖然都是從能量形式的轉化中看到能量在量上是不變的，而在表 述這一定律時，大都是從量的角度強調能量的「守恆」，全面准確地稱為「能量轉化與守恆 」定律則是恩格斯。恩格斯首先指出了如前所表述的不完善性，他在《自然辯證法》舊序中說：「運動的不變不能僅僅從量上把握，而且必須從質上去理解。」1885年他指出：「如果 說新發現的偉大運動基本定律，十年前還僅僅概括為能量守恆定律，僅僅概括為運動不生不 滅這種表述，就是說僅僅從量的方面概括它，那麼，這種狹隘的消極的表述日益被那種關於能的轉化的積極表述所代替。這里過程質的內容第一次獲得了自己權利……」這樣就使此原理有了全面的普遍性質，這也是恩格斯以科學的重大貢獻。
3.功、熱量和熱力學第一定律的數學表達式
做功這個詞在物理學中有明確的意義，它表示在物質上作用一個力使物體沿著力的方向移動 。做功過程的重要特徵是：它必然伴隨著運動形式的轉化，即伴隨著能量從一種形式轉化為另一種形式。所以說功的本質意義就在於它一般是作為能量從一種形式轉化為另一種形式的數量的量度而被使用的。各種能量的轉化都因為可以選擇功作為共同量度而作出統一的定量的表述。
「熱量」這個詞表示系統之間不發生客觀位移，而只是由於溫度差的存在而發生的能量的傳 遞。
大量實驗表明，要使一個系統的熱運動狀態發生變化，既可以通過做功的方式也可以通過加 熱的方式。這就是說自然界有著兩類基本熱力學過程，即做功和熱量傳遞這兩個不同的過程 ，雖然它們產生的條件和機制是不同的，但是這兩種過程都可以使系統的熱力學狀態發生變化。如果要使系統的狀態分別在這兩種不同的過程中發和相同的變化，則所作的功相傳遞的 熱量之間總是存在著確定當量關系。這表明作為能量轉換和傳遞的兩種形式的功和熱量，是具有等效性的。所謂「熱功當量」就是表徵這種等效性的數量關系。
一般說來，實際發生的熱力學過程是上述兩種過程的綜合，即系統發生宏觀位移而做功，又由於存在溫度差而與外界交換熱量。
若以A表示外界對系統做功，以Q表示系統從外界吸收的熱量，系統的內能由量E1變為量E2，則實驗表明系統內能的改變可由下式決定，即 E2-E1＝A＋Q
該式即為熱力學第一定律的數學表達式。它表明，當熱力學系統由某一狀態經過任意過程到達另一狀態時，系統內能的改變等於在這個過程中所做功和所傳遞熱量的總和。這個定律也說明，在任何熱力學過程中，熱運動既不能創生也不能消滅，只能發生轉化或轉移。
4.能量守恆與轉化定律的意義
實際上熱力學第一定律中的E不僅僅表示系統的內能，如果用它表示系統所含的一切形式的能量，功A表示的是各種運動形式的功，那麼就可以將第一定律理解為普遍的能量守恆與轉化定律。
能量守恆定律的確立，一方面找到了各種自然現象的公共量度——能量，說明了不同運動形式在相互轉化中有量的共同性，從而把各種自然現象用定量的規律聯系了起來；另一方面這個定律的確立，同時也說明了運動形式相互轉化的能力也是不滅的，是物質本身所固有的性質。這樣，這個定律就第一次在極其廣闊的領域里把自然界各種聯系了起來。
能量守恆與轉化定律的確立，在實踐上對創造第一類永動機的不可能實現從科學上作了最後判決，徹底地否定了永動機的幻想，使經典物理學發展成一系列完整的理論科學。
當然，應該指出，任何一個重要的科學原理的具體形式，都有它的相對性，對能量守恆與轉化定律來說，能量及其轉化也有各種具體形式。隨著社會實踐，特別是科學實驗的發展，人們對能量形式的認識也是不斷豐富的。因此，我們不能說已經認識了所有的能量形式的轉化過程。隨著科學實驗的發展，人們完全可能發現一些新的能量形式，認識一些新的轉化機理 ，甚至探索到一些難以想像的效應。那時，這原理也會嶄新的面貌呈現在人類面前。