登陆注册
5990100000002

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
  • 千鸟谷追踪(大自然在召唤)

    千鸟谷追踪(大自然在召唤)

    本书描写几位小探险家,在护林员的带领下,追踪相思鸟,历尽艰险,神游鸟类世界的故事。本书充满了鸟类世界的奇趣。
  • 碧玉蝈蝈

    碧玉蝈蝈

    书中收录了作者创作的5篇小故事:《猎人海力布》《含羞草》《亲亲的蛇郎》《碧玉蝈蝈》《泸沽湖的儿女》。故事情节精彩纷呈,让小读者们拥有一个与众不同的阅读视界。让孩子们浴经典成长,让童心释放七彩梦想。
  • 趣味知识竞赛题库

    趣味知识竞赛题库

    读者实现了这个期待已久的愿望。本书的编辑们耗时几年,在浩如烟海的知识宝库中,犹如海滩拾贝,精心筛选了几千道题,编成了此书。它收录的是那些人们应该懂得而又易于掌握的各门各类知识,向读者展现了一个知识的大千世界,为渴求知识的人们搭起了一座简便、快捷地获取知识的桥梁。
  • 森林报:冬

    森林报:冬

    这部名著是苏联著名科普作家维·比安基的代表作。著者以其擅长描写动植物生活的艺术才能,用轻快的笔调、采用报刊形式,按春、夏、秋、冬四季12个月,有层次、有类别地报道森林中的新闻,森林中愉快的节日和可悲的事件,森林中的英雄和强盗,将动植物的生活表现得栩栩如生,引人入胜。著者还告诉了孩子们应如何去观察大自然,如何去比较、思考和研究大自然的方法。
  • 智力闯关西游记(第6集)

    智力闯关西游记(第6集)

    《智力闯关西游记》犹如一个“现代版西游记作战沙盘”,请你参与故事的设计和问题的解决。英雄和魔鬼与你纠缠在一起,你们之间会发生一件件好玩而有趣的事情比一比,谁更聪明?谁更智慧?"
热门推荐
  • 三国之曹昂称霸

    三国之曹昂称霸

    一个名叫曹昂,和曹操长子曹昂名字一样的年轻人穿越到了东汉曹昂身上,他会和历史上的曹昂一样早年战死沙场吗?对于一个熟知历史的现代人来说,他不会和历史上的曹昂一样,他的到来天下必定混乱不堪,就看曹昂如何改变历史!
  • 舞蹈公主遇到吉他王子

    舞蹈公主遇到吉他王子

    沐颜曦是一所艺术学院的学生,她能歌善舞,学习也是年段数一数二,成为学校的“舞蹈公主”,她从小到大不断的努力,在每一次舞蹈比赛中都获得一等奖二等奖。顾许熙是一所普通学校的男生,他学习也是年段数一数二,特长是吉他。被称为“吉他王子”一次舞蹈和乐器比赛让他们两个碰上了,顾许熙也被那所艺术学校录取了,参加吉他社,顾许熙因在比赛上对沐颜曦产生一丝感情,常去舞蹈社门外看她训练。虽然,舞蹈公主与吉他王子很配,谁知中间又出现了一个男生,他不像顾许熙,因为他是能让沐颜曦心动的人。但是,顾许熙示爱太晚,被那个男孩抢走,但是,沐颜曦最后选择了......
  • 破晓律心

    破晓律心

    有一个大陆它的名字叫破曦,这个大陆科技发达,有两个帝国互相争斗,位于东南边的曦阳帝国和位于西北边的破晓帝国,而在曦阳帝国有个普通的小镇,这个小镇培养出帝国元帅,而在这里还有个普通学校,这个学校却有许多不平凡的人——
  • 瞳之孽缘

    瞳之孽缘

    讲述的是一位继承着冷血之瞳的女子:梦,和一位暗恋着梦的臭大叔的男子:黑,会在梦的复仇之旅中会发生怎样的困难和怎样的情缘呢?敬请期待吧!~
  • 逆天神域

    逆天神域

    这是一个战乱的年代!他们是一群热血青年!在这个动荡不安的岁月,他们靠着自己的一份信念,打出了自己的一片天下!他们将身边每一个人都视为家人!他们也曾为了自己深爱的人覆灭了一个国家!他们曾经说过:“为了家人,我可以与帝国为敌,可以与世界为敌,可以与整个大陆为敌!动我家人者,杀无赦!”他们只相信一句话:道理,是用实力来讲的!小生用另一个身份写的新书《重生之异世狂神》希望大家能够多多支持!
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 重生——无敌系统

    重生——无敌系统

    一个从龙玄大陆重生到地球的少年,无意之中得到无敌系统。无敌!无敌!无敌系统带你见识什么叫做真正的无敌。本书其中会涉及很多漫画中的东西,当然武侠之中也会有涉及,希望各位读者喜欢。
  • 全职星座之命运门

    全职星座之命运门

    林夕,本是无名之徒一朝觉醒,踏入命运之门千年传说化为现实人间大炮,竟要干掉天庭孤魂野鬼,蠢蠢欲动天地异物,也要分杯羹兮人界、天界、冥界、异界乱战几时休?
  • 华严经疏钞玄谈

    华严经疏钞玄谈

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)