|
人类对“温度”这个概念的理解，经过了很长时间的演化。现在在原子层面，有了一个（似乎）很简单的理解：如果温度是T，一个分子在一个方向的平均平动能就是kT/2（其中k是玻尔兹曼常数，约等于1.38E-23 J/K），也就是说一个分子在三个方向的平均平动能是(3/2) kT。但为了达到这个理解，走过了漫长的历程。 在很长时间里，人们把热量理解为一种物质，即“热质”。一个物体为什么热？因为它包含的热质的。另一个物体为什么冷？因为它包含的热质少。一冷一热的物体放在一起，为什么温度会趋同？因为热质自发地从热的物体流向冷的物体。热质不生不灭，一个物体减少的热质，就等于另一个物体增加的热质。 这种理论乍看起来很符合直觉，也能够解释所有的实验现象。但是，它隐含了一个意思：只有热量的流动才能改变温度。 1798年，英国物理学家伦福德（Sir Benjamin Thompson, Count Rumford）在一篇题为《摩擦产生热的来源的调研》中讲述了他的机械功生热的实验。他发现，给大炮钻炮膛时可以无限地产生热，这说明，热质不可能是一种守恒的“物质”。 伦福德 1799年，英国化学家戴维在《论热、光和光的复合》论文中，描述了一个实验：在一个同周围环境隔离开来的真空容器里，合两块冰互相摩擦熔解为水，而水的比热比冰还高。戴维由此断言，热质是不存在的。 现在，人们认为热不是一种物质，而是物质分子的无规则运动。你可以通过传热的方式增强分子的运动，也可以通过机械做功的方式增强分子的运动。为什么温度与分子平均动能的关系是(3/2) kT呢？这就需要学过热力学和统计力学才能明白了。 |
|
|
