登陆注册
21620200000002

第2章 热和温度

1.热是什么

我们自身可以感知到热是什么,但是要准确说出什么是热,恐怕大家就莫衷一是了,自古以来人们对这一概念就有不同的看法。

一直以来,各国科学家围绕着什么是热进行了一系列的研究。在16世纪以后,热的本质问题引起了科学家和业余研究人员的注意。

有人说热是一种运动。培根从摩擦生热等现象中得出结论:“热是一种膨胀的、被约束的而在其斗争中作用于物体的较小粒子之上的运动。”后来,许多科学家受这一看法的影响,认为热就是一种运动。

不过总的说来,热是运动的观点还缺乏足够的实验根据,还不能形成科学理论。随着古希腊原子论思想的复兴,热是某种特殊的物质实体的观点也得到流传。于是又有一些人站出来认为“热”是一种物质。

最典型的就是法国科学家和哲学家伽桑狄认为,运动着的原子是构成万物的最原始的、不可再分的世界要素。同样,热和冷也都是由特殊的“热原子”和“冷原子”引起的。它们非常细致,有球的形状,非常活泼,因而能渗透到一切物体之中。此后这一说法,便逐渐形成了一种广泛深远的“热质说”。

在众多“热质说”的倡导者中,布莱克算是“热质说”的一个重要倡导者。他虽然相信最终会被认可的“热将不是化学的,而是力学的”观点,但他又很难否定“热质说”。他觉得热是运动的学说还有不少缺乏证据的地方。“热质说”简单通俗地解释了当时发现的大部分热学现象。比如:物体温度的变化是吸收或放出热质引起的;热传导是热质的流动;对流是载有热质的物体的流动;辐射是热质的传播;物体受热膨胀是因为热质粒子间的相互排斥;物质状态变化时的“潜热”是物体的粒子与热质发生“准化学反应”的结果,等等。由于热质的物质性,所以它也遵从物质守恒定律,这是混合量热法的理论根据。

当时“热质说”受到科学界大力肯定和支持,在“热质说”观点的指导下,热学研究取得了一定的进展。例如:布莱克发现了比热和潜热;瓦特从理论上分析了旧蒸汽机的主要缺陷并改进了蒸汽机;傅立叶依据这一物理图象建立了热传导理论;卡诺从热质传递的观点出发于19世纪初提出了消耗从热源取得热量而得到功的理论。从此“热质说”在18世纪到19世纪初居于统治地位。但是好景不长,到了18世纪末,“热质说”受到了严重的挑战。

1798年,出生在美国,属英国国籍的物理学家本杰明·汤普逊向英国皇家学会提出了一个报告。报告中说他在慕尼黑监督炮筒钻孔工作时,注意到当炮筒温度升高,钻削下的金属屑温度就更高的现象,他提出了大量的热是从哪里来的这一问题。后来,在很多的试验后他在笔记中写道:“看来在这些实验中,由摩擦产生热的源泉是不可穷尽的。不用说,任何与外界隔绝的物体或物体系,能够无限制地提供出来的东西,绝不可能是具体的物质实体;在我看来,在这些实验中被激发出来的热,除了把它看作是‘运动’以外,似乎很难把它看作为其他任何东西。”

1812年,英国化学家戴维在进行了一系列的实验之后明确提出:“热现象的直接原因是运动,它的转化定律和运动转化定律一样,同样是正确的。”从另一方面来说戴维的实验支持了热是运动的看法,但是这种看法并没有结束“热质说”的历史。

现在我们常这样解释热的含义,就是所谓的热,属于一种热象。而湿热中的热是与湿同时存在的。夏秋季节天热湿重,湿与热合并入侵人体,或因湿久留不除而化热,或因“阳热体质”而使湿“从阳化热”。由此可见,湿与热同时存在是很常见的。

2.如影随形的温度

在茫茫宇宙当中,温度无处不在。无论在地球上还是在月球上,也无论是在炽热的太阳上还是在阴冷的冥王星上,都存在着不同的温度。

一般来说温度是表示物体冷热程度的物理量。从微观上来讲,温度是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标,用。F来表示;摄氏温标,用℃来表示;热力学温标和国际实用温标都用K来表示。

在微观上,温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。分子的运动越快,物体就会越热,也就是温度会越高;反之如果分子运动越慢,物体就越冷,温度会越低。这种现象被描述为一个物体的热势,或能量效应。如果拿数值表示温度,就会被称为温度度数。值得注意的是,少数几个分子甚至是一个分子构成的系统,由于缺乏统计的数量要求,是没有温度意义的。

3.两种温度单位——华氏度和摄氏度

自从科学家提出了温度这一概念,不少科学家发现,水结冰时的温度和水沸腾时的温度都是不变的。只要在这两个标准温度点之间等分出多少间隔,就可以用来进行度量了。

1714年,从德国迁居荷兰的华伦海特选定了两个标准点,把盐水混合物结冰的温度定位成0度,把人体的正常温度定位为96度。后来又补充了两个标准点,就是水的冰点为32度,水的沸点为212度,单位叫做“华氏度”,用“F”表示。今天我们用的华氏表,只保留了水的冰点为32°F、水的沸点为212°F两个标准点。

之后在这一规定下,人的正常体温为98.6°F。1742年,瑞典天文学家摄尔修斯采用了百分刻度法,把水的沸点定为100度,冰水混合物定为0度。就是我们现在用到的摄氏温标。它的温度单位叫“摄氏度”,用“℃”来表示。人的正常体温为37℃,现在在我们的生活中,一直使用着。

同类推荐
  • 海王星卷:地心世界

    海王星卷:地心世界

    探险小龙队从天王石前往海王星,却在靠近海王星的赤道带时遭遇超强风速,飞船被摧毁,五名队员被抛进浩瀚的太空中,降落在离海王星最近的一颗卫星海卫一上。在那里,他们遭遇冰火山的喷发,小龙队员们跌进火山口,在火山底的冰湖里,他们意外闯进了一个神秘的崔顿氏族领地。为了摆脱海王星对自己星球的控制,氏族人准备动用海王石的力量启动海王星地心世界的冰镜,从而改变海王星的时空。
  • 海战主力:巡洋舰与驱逐舰

    海战主力:巡洋舰与驱逐舰

    巡洋舰——海军战斗舰艇的主要舰种,也是目前世界上仅次于航空母舰、具有多种作战能力、主要用于远洋作战的大型水面战舰。巡洋舰装备有与其排水量相称的攻防武器系统、探测系统、通信系统和指挥控制系统,具有较高的航速和适航性,能在恶劣的气候条件下长时间进行远洋作战。既可充当航空母舰护航编队的旗舰和主力,也可单独或指挥驱逐舰进行多种作战。
  • 世界儿童故事经典——天文故事

    世界儿童故事经典——天文故事

    有一种东西叫做钻石,如天上的星星,风雨的岁月和空间,凝固成人类精神的永恒,它跨越了国界、语言、年龄。“注音版影响孩子一生的名著”系列图书,每一本都是你生命中不可不读的经典。
  • 开心国学1000问

    开心国学1000问

    1000个国学问答,生动轻松,趣味盎然,以一种你没有见过的别样的方式,让你在轻松答问题的时候,开心学国学。
  • 婴幼儿3-4岁智商潜能激发

    婴幼儿3-4岁智商潜能激发

    本书介绍了开启3-4岁幼儿智商和潜能开发的方法,包括:让孩子拥有演说家的口才、让孩子拥有科学家的逻辑、让孩子拥有艺术家的气质、让孩子拥有交际家的手腕、让孩子拥有道德家的品性、做好孩子的营养师、让孩子在游戏和玩具中激发智慧。
热门推荐
  • 终极大乱斗

    终极大乱斗

    终极系列同人小说,文笔不好,希望大家多多支持,谢谢。本文是从终极一班第一部+终极一家+终极三国至于后续,不确定……作者觉得终极系列最好看的就是这三部,当然如果大家喜欢其他的几部,可以在下面留言给我,不过这三部是我肯定要写完的。开个群,群内童鞋都很和谐:188-360-248
  • 夏冉旧影,颖火韵醉

    夏冉旧影,颖火韵醉

    你问我的梦想,我只想与你韵醉在有萤火虫天堂;我遇见你,不会是个错误;你说过,会我带去一个地方,那个有萤火虫的地方;我说过,我晚了,下一生,我会先拦着你,我会抓住你,不让你走。……12岁的少女颖火认识了9岁的夏影,却不知道这种遇见改变了一生;青梅竹马的张一辰疯狂地追颖火;大二那年,张一辰又回来了,夏影却闯进了她的萤火世界;可世上相爱的人为什么没有缘分走到尽头……
  • 依稀故人归

    依稀故人归

    “世人皆传叶家三公子男身女相,乃当世第一美人,我倒要看看他到底如何美貌。”林依这一看,便是一眼万年。明明是怼天怼地怼空气的小魔女,也能化为绕指柔。“叶三公子是真的很好看啊,好看到世人皆传他已离世,自己却还能苦等二十年。”那年,一个不知世事的白衣少年郎,变成如今模样,孰是孰非,孰正孰邪?
  • 重生之异魔法

    重生之异魔法

    一场意外的重生,熟悉的面孔,不同的文明。
  • 重生变为狼

    重生变为狼

    不过就是上网跟陌生人玩儿个狼人杀嘛!出局就变成了狼?而且「夺舍」人家小灰狼这件事情,好像还被发现了。怎么看大哥瞅自己那眼神,总是带着点警惕和不信任?好像随时随地都有可能一口咬死我啊!求助!我到底该怎么办呀?在线等……挺急的!===========读者交流QQ群:787361378
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 先生您的娇妻已上线

    先生您的娇妻已上线

    婚前,“我不需要女人,儿子是个意外。”婚后,真香警告,强势打脸,“嗯…嘤嘤嘤我是小奶狗,老婆突然消失我会死的。”(1V1双c萌娃高甜)
  • 重生之极品少女

    重生之极品少女

    她是来自鹰月国女尊的战神将军,高傲冷漠,杀人如麻,最后却在敌人的阴谋中在战场身亡;她是来自二十一世纪的一个平凡女生,胆小怕事,却阴暗恋学校学长而被情敌打死;当鹰月国顶顶有名的战神将军附身在她的身体里,从此平凡女生不再平凡。他是二十一世纪某某集团的总裁,腹黑霸气,阴险十足。一直认为女人就是祸害的他,见到她的那一刻改变了这个想法~“男人天生就是拿来疼的,为何眼前这个贱男人却说要来疼她?笑话!”“女人天生就是祸害,当然媳妇除外”
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 外星太子妃

    外星太子妃

    什么?外星大帅被袭坠入异世!这是一只面瘫吃货女外星人在修仙空间混的风生水起,令人哭笑不得的故事!请看她如何把异世搞得鸡飞狗跳!