27.热量的传递
实验23：分别切一段15cm长的10号铜丝和10号铁丝，再找一根同样长度和 粗细的玻璃棍。现在依次拿着它们的一端，将另一端放在本生煤气灯上加热， 哪一根会最先将热传递到手上？
实验24：取一支试管，装进其容积四分之三的冷水，握住试管底部小心地 将水的顶部放在火焰上加热，直到其附近部分的水开始沸腾。注意确保火焰不 要烧烤到水面以上的试管，以免其受热炸裂。要是在试管底部加少许小冰块， 整个实验的效果会更加明显，当然可以将一小块铁丝网或者少许金属丝塞进试 管底部，阻止小冰块浮到水面附近。从实验结果可以看出来，水的传热能力是 很差的，上半部分热水不会下沉，也说明它们一定比下半部分的冷水更轻。
要是没有太阳给我们的热量，地球上将不会有生命，也不会有潺潺流动的 溪流，不会有纵横驰骋的风，以及流变无穷的能量所造就的这个异彩纷呈的大 千世界。因此我们很有必要了解热量是怎样从一个地方传输到另一个地方的。 热量可以通过固态物质传输，比如金属，热量在其中会传得很快，在其他 物质中比如玻璃，就会传得慢一些。在实验23中我们发现，热量会在其中一根 小棍上传输得比在其他两根上快一些。同时也没有任何迹象显示，组成小棍的 微粒在这个过程中进行了传输移动。在试管加热的试验中，也没有任何征兆显 示，存在水的粒子从沸水部分传递到了试管底部的冷水部分。在这些例子中，热量都只是简单地从一个分子传递给另一个分子。
这样的热量传递过程叫做热传导。物体的热传导能力有好有坏，我们在刚 才使用不同材料的试验中也已经感受到了。我们用钢铁来做散热器就是为了让 热量能更快更容易地被传到屋外，而用石棉来包裹暖气管以保存热量，是因为 石棉是热量的不良导体，可以防止暖气管中热量的散发。
实验25：将一张燃烧的纸放在一个口朝下的钟罩中，注意通过烟雾来观察 空气的流动。纸张在硝酸钾的强溶液中适度浸泡再拿出来晾干，点燃之后将会 有极其浓烈的烟雾。
实验26：给一个500毫升的烧杯装半杯水，然后放到环架上用本生煤气灯 加热，再不断给杯中撒入少量锯末，适当搅拌，让一些木屑沉入杯底。继续给 烧杯缓缓加热，注意观测杯中水的流动。
当烧杯中的水被加热以及纸张在钟罩下燃烧的时候，水和空气加剧流动， 加热之后便开始翻腾上升。这时，热量便被加热后的空气和水在翻腾的运动中 进行了传递。这样传输方式也是我们之前提到的热传导。热水与暖气炉给我们 的房间加热的效率关联于热量的对流程度，我们之后还会发现，要是没有对 流，地球上便不会有风，也没有海上的洋流。
打开一盏高温炽热的电灯，然后把手立即置于其下，即使玻璃灯管由于是热 量的不良导体而依然保持冰冷，我们也能立刻感受到热量带来的温暖。白热化的 灯丝外面包裹着一层完全的真空层，它可以排除一切对流，像冷玻璃管一样， 可以阻止热量的快速传递。因此，感觉上似乎觉得，热量并不是由于接触而进 行传导的，因为灯管周围的空气并没有接触到灯丝，何况空气是比玻璃更迟钝 的不良热导体。还有玻璃管，也只是会在刚开始的极小段时间内没有变热。
看来除了传导和对流之外，一定还存在着别的热量传递方式。而且似乎在 这样的热传递方式中，中介物并不是必要的，因为灯丝周围全是真空，没有任 何物质。如今天文学家已经告诉我们，在地球大气层与太阳之间没有任何中介 物质，但太阳的热量依然以光的极大速度，每秒186000英里传输到我们地球， 而且还并没有让中间的巨大空间变热。热的对流、传导和这样的方式比起来就 显得太慢太慢了，这样的热传递方式就叫做辐射。如果热量不能以这样的方式 传递，地球也将会变得不适合人类居住。
如果一个物体被加热到一定温度，而包围它的物体既不能进行热传导，也 不能进行热对流，那该物体的热量就会保存在自身之中。这个原理的应用例子 有无焰灶和保温瓶，前者是将热源物体用毛毡、木质纤维、石棉等类似的不传热物质包裹起来，后者是用玻璃以及一层被抽尽空气的隔热层包裹起来，两种 办法都是为了防止热量从热源物体传递出来。只有这样我们才能在无焰灶上面 做饭，保温瓶中的液体才能长时间保温，当然如果将冰冷液体放进去，它也会 保持冰冷，因为外部的热量完全不能触碰到它。这种情况下人们往往还会给保 温瓶一类物体搭上厚重衣物，以防止其热量传递到周围的空气中去。
28.热量的测量
实验27：在两只空烧杯中各装入100克水，给其中一只烧杯缓缓加热并小 心搅动杯中的水，让其均匀加热至90℃，将另一只烧杯降温至10℃。然后将一 只烧杯中的水倒入另一只烧杯中，并将水均匀搅动，最后记录下混合水的温 度。最好用化学温度计来进行测温。
再取两只空烧杯，一只装入100克低度白酒，一只还是装入100克水。将装 有白酒的烧杯放入沸水中加热，保持其稳定并不断搅动白酒直至温度达到90℃， 装水的烧杯还是降温至10℃。确定各自温度后，将白酒倒入另一只装水的烧杯 中，均匀搅动，最后记录下混合液的温度。前后两次混合物哪个温度更高？是 水与水的混合物温度高，还是水与白酒的混合物温度高？
既然热量在地球的各类活动中扮演了如此重要的角色，那我们就有必要知 道如何来测量它。温度与热量之间存在着巨大差别，一汤匙100℃的水的热量 远远少于一桶10℃的水的热量。让一池水升高1度所需要的热量，也会远远多 于让一壶水升高许多度的热量。这就是为什么巨量的水即使温度改变很小，也 能吸收、消耗超大量的热量。
不仅不同数量的相同物质温度升高所需要的热量不一样，相同数量的不同 物质温度升高所需要的热量也大不相同。如果将同样体积的水与橄榄油各自放 在同样的盘子中一起在烤炉上加热，会发现橄榄油温度上升的速度几乎是水的 两倍。换句话说，温度同样增加1度的话，水需要的热量是橄榄油需要的热量 的两倍。实际上，让一定量的水温度增加1度所需要的热量，比相同重量任何 其他物质温度增加1度所需要的热量都多。
从实验27的结果来看，水与水的混合物的温度远远高于水与白酒的混合 物的温度，白酒对热量的容积要小得多。将一定量物质温度升高1度所需的热 量，相较于将等量的水的温度升高1度所需的热量，我们叫做该物质的比热③。 橄榄油的比热是0.47，白酒的比热是0.03，意思就是，将等质量的三者温度升 高1度，橄榄油需要的热量是水的47%，白酒则只需水的3%。为了比较热量的大小，物理学家引入了一个单位来表示将1克水升高1℃所需要的热量，这个单 位叫做卡路里。
29.光--太阳不仅是地球几乎所有热量的来源，更是光的渊薮。我们已 经有了人造的发光物体，比如蜡烛、油灯、电灯，但它们的光线相较于太阳发 出的光，完全不可同日而语。星星也能发出一点微弱的光线，但大多数我们所 知的物体都是暗淡无光的。有时候，某些物体由于自身的光滑表面可以反射发 光体发出的光线，因此看起来好像它们也能发光似的。
这样的例子很多，比如黄昏日落之时，阳光反射在房间窗户的玻璃上， 让我们觉得似乎有个光源在窗户玻璃窗后面。任何因光滑表面而反射光线的物 体，看起来像自己能发光一样，这主要是缘于存在真实光源，如果这个真实光 源移走了，它们便黯然失色了。月亮就是如此，农历月末月初的时候，月亮太 偏离于太阳以至于不能反射太阳的光，我们也就看不见它；而当月中满月时， 半个月亮表面都在反射太阳的光，因此这时看起来十分明亮。
30.光的运动方向
实验28：将一个针孔照相机暗室（它由两个大小不同的镜筒盒组成，大的 尾部有一个针孔，小的有一块精致玻璃平板）的成像孔对准一个物体，并且前 后移动其中的玻璃板直至上面出现清晰的物像。在一张纸上绘出该物体以及所 成的像，标示出你认为光线为了通过小孔成像而必须经过的路径方向。
照相机就是用与上面成像设备相同的原理设计制造的，只是在小孔前增加 了一个镜头来增强成像效果，并且可以用照相底片来切换这里的精致玻璃板。 光的许多固有特性已经在日常生活中被我们熟知。我们在黑暗的房间中看 不见任何东西，但若光线照进来，所有的物体便立即呈现。我们能看见它们， 是因为光线被它们反射进到我们的眼睛。除了自己发光的物体以外，所有物体都是因为反射光线才能被我们所见。
若将一支蜡烛置于镜子前面，我们看看镜子便能发现有一支蜡烛在它里 面。我们当然知道蜡烛其实并不在那里，只是它的光线被镜子反射成那样一条 光路，让它看起来就像是从镜子后面发出来一样。我们正是通过镜子反射的光 才看见了里面的蜡烛。
如果我们想看一块木板的边缘是否笔直，我们只需用眼睛沿着边缘瞄上一 眼；如果我们想用子弹射击一个物体，我们会把枪管抬起，用视线瞄准。因为 我们很确定地认为，在像空气一样的均匀介质中，光是沿着直线运动的。
实验29：将一枚硬币放置在一个5品脱④的平底锅锅底的正中心，再将锅静 置于桌上。然后你站在顺着锅沿刚好可以看见硬币边缘的地方。让一个人慢慢 往锅里倒水，这时硬币好像有什么变化？
实验30：给一个空电池槽装入三分之二满的水，斜插进一根玻璃棒或者木 棍，棍子看起来还是直的吗？在给水面上倒入两三英寸厚的煤油，棍子看起来 又会有什么不一样？
实验31：取一片普通的远视眼镜片比如老年人的老花镜片，或者凸透镜 片，放在一张纸上面，置于太阳下。变换镜片与纸张的距离，可以看见太阳的 光热被透镜弯曲而集中到一点上。现在用近视镜片，或者凹透镜片做同样的实 验，可以发现光线被发散了。为什么近视眼和远视眼不能用相同的镜片呢？
在上面锅底硬币的实验中，水在一定程度上让光线发生了弯曲，进而让整 个硬币都进入了我们的视线，而没有水的时候我们是看不见硬币全貌的。这个实 验说明，光从一种介质进入到另一种介质的时候，它不会沿着同一条直线传播。 我们把那些对光线阻力比较大的物质叫做密集介质，光线在其中经过时所遭受的 阻力比在其他物质中要大得多。正是这样的阻力变化导致了光线的弯曲。
