1 什么是熱
熱是自然界最常見的一種能量之一。熱量的重要性不言而喻，甚至可以說，整個人類文明史就是人類對熱利用技術不斷提升的歷史。
約公元62年前后古希臘亞力山大里亞的希羅發明了一種汽轉球。它是由一個空心的球和一個裝有水的密閉鍋子以兩個空心管子連接在一起，在鍋底加熱使水沸騰變成水蒸氣后由管子進入到球中，最后水蒸氣會由球體的兩旁噴出并使得球體轉動。這是人類有記載的首次熱動力應用的案例。
同其他所有的學科一樣，直到近代，人類才在認識熱的物理本質上取得了明顯的進展。古代人對熱的認知基本完全停留在感性的基礎上，被宗教人員委以各種神話色彩，這不在本文的討論之列，故不詳述。本文對近代熱學和現代熱學做一個概述，幫助讀者理解熱的本質。

?

1.1 熱動說
近代熱學是近代物理學的一個分支。關于熱的解釋，近代熱學充滿經典的笛卡爾-牛頓知識體系色彩。
早期關于熱的本質的學說分為熱是一種運動和熱是一種物質兩類。
熱動學說由牛頓，笛卡爾等人提出，且其在微觀上有動量守恒定律的解釋。笛卡爾把熱看作是物質粒子的一種旋轉運動。胡克用顯微鏡觀察了火花，認為熱“并不是什么其他的東西，而是一個物體的各個部分的非常活躍和極其猛烈的運動”。牛頓也指出，物體的粒子“因運動而發熱”。洛克甚至還認識到“極度的冷是不可覺察的粒子的運動的停止”。俄國學者羅蒙諾索夫進一步細化了熱是一種什么運動：“熱的根源在于運動”，運動著的是組成物質的那些肉眼不可分辨的細小微粒。熱量從高溫物體傳給低溫物體的原因，是由于高溫物體中的微粒把運動傳給低溫物體中的微粒造成的，而且給出的運動量與接受的運動量相等。按照熱動說，傳熱現象可以很好地從微觀上與動量守恒定律匹配起來。

1.2 熱質說
與熱動說幾乎同一時代，熱質說也在相當長的一段時間得到普遍認同，而且在熱質學說的理解下，還衍生了許多新的、目前仍被認為在經典時空中是正確的概念和定理。法國科學家和哲學家伽桑狄認為，運動著的原子是構成萬物的最原始的、不可再分的要素，同樣，熱和冷也都是由特殊的“熱原子”和“冷原子”組成的。它們非常微小，性質極為活潑，能夠滲透到一切物體之中。這個觀念，把人們引向“熱質說”。熱質說簡易地解釋了當時發現的大部分熱學現象：物體溫度的變化是吸收或放出熱質引起的；熱傳導是熱質的流動，對流是載有熱質的物體的流動，輻射是熱質的傳播；物體受熱膨脹是因為熱質粒子間的相互排斥；物質狀態變化時的“潛熱”是物持粒子與熱質發生“準化學反應”的結果；摩擦或碰撞的生熱現象，是同上于“潛熱”被擠壓出來以及物質的比熱變小的結果，等等。由于熱質的物質性，所以它也遵從物質守恒定律。

可以說，在解釋常見的物理現象上，熱質說更加直觀。在熱質說觀點的指導下，熱學研究所取得的主要進展有：布萊克發現了比熱和潛熱；瓦特從理論上分析了舊蒸汽機的主要缺陷而引導他改進了蒸汽機；傅立葉依據這一物理圖象建立了熱傳導理論；卡諾從熱質傳遞的觀點出發于十九世紀初提出了消耗從熱源取得熱量而得到功的理論。
在實踐中，人們根據熱質說創造出的大量成果，使人們相信它是一個正確的學說，從而壓倒了熱是運動的看法而在十八世紀到十九世紀初居于統治地位。


從現代熱學角度上看，熱質說和熱動說都是片面的。大家更認同哪一種解釋？

標簽： 點擊： 評論: