热的本性究竟是什么

5　热的本性究竟是什么

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热是什么？它又是怎么产生的？科学史上，对热的本性的认识，有“热质说”和“热的运动说”两种说法，它们之间产生的争论，历经了两百多年的时间。直到19世纪的中期，随着“热力学第一定律”的提出和确立，“热的运动说”才最终获得决定性的胜利。

英国的哲学家培根，在17世纪初仔细研究了摩擦生热等“热现象”，随后就提出了 “热是一种膨胀的、被约束的、在斗争中能够作用于物体的较小粒子上的一种运动”。他的这种观点的提出，后来影响了许多的科学家。例如，英国的物理学家波意耳，就在看到铁钉捶击会生热之后，想到了是在铁钉内部产生了某种强烈的运动，并认为“热是能够在物体各部分产生的，一种强烈而杂乱的运动”；而胡克在用自己制作的显微镜观察了火花之后，也认为“热并不是什么其他的东西，而是物体的各个部分在非常活跃的猛烈运动”；牛顿后来也指出，物体的粒子会“因运动而发热”等好多深受启发和影响的例子。

到了18世纪40年代，俄国学者罗蒙诺索夫提出了热属于物质的运动、运动的物体内部有许多细小微粒的观点，而综合概括起来就是“热的充分根源在于运动”。他解释道：“热量可以通过高温物体传给低温物体，就是因为高温物体中的微粒，把运动传给了低温物体中的微粒，从而造成了高温物体的自身变冷”。虽然，这个分析肯定了运动守恒在热现象中的正确性，但是由于“热运动”的观点缺乏足够的实验根据，所以还算不上是真正的科学理论。

罗蒙诺索夫

知识拓展

正在“热的运动说”还未真正成型的时候，热是某种特殊物质实体的观点也开始得以流传了。法国科学家伽桑狄认为，运动着的原子是万物构成最原始而又不可再分的世界要素，同样也存在“热原子”和“冷原子”，它们共同来掌控“热”。这种观点开始把人们引向“热质说”，这种学说认为热是由无质量的某种特殊物质组成的。

热质说的主要倡导者是英国的化学家布莱克，是他引进了“潜热”的概念，指出潜热的发生和移出，是使冰熔解和凝固的根本原因。从此，热质说对热学的发展起着严重的阻碍作用，如果只把热看成一种物质而形态不运动，那么就不可能有各种物质运动形态的转化。但是，热质说仍然在18世纪占据了统治地位。

18世纪末，热质说就受到了复兴的“热的运动说”的严重挑战。人们在“热的运动说”上普遍热衷于进行实验证明，而得出的实验结果，就越来越表明热质说的缺陷。1799年，英国化学家戴维就在自己的论文中描述了相关实验，他的实验结论证明：热质是不存在的，并明确指出热是物体微粒的运动产生的。他认为，物体因摩擦会有所膨胀，就表明，它们的微粒一定是可以运动的，物体微粒的运动是由于摩擦和撞击产生的必然结果，也就进而证明了，热是物体微粒运动的结果。

布莱克

戴维的实验详细而又系统，不得不使人信服。他的实验，也是使“热质说”最终崩溃和“热的运动说”最终确立的一个重要原因和依据。不过，人们总是希望得到更多的“眼见为实”和实验结果的公布，以及“权威学者”的最终定夺，所以，直到19世纪，“热力学第一定律”问世之后，“热的运动说”才被最终认可，并屹立于科学舞台，接受人们的学习、研究和完善。

戴维

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戴　维

汉弗莱·戴维和约翰·道尔顿属于同时代的化学家。他不但热情奔放，擅长演说，而且实验技术非常高明，在年轻时就成为一位举世瞩目的化学家。他的最重要、最深入人心的发明就是安全矿灯，是和史蒂芬孙各自独立发明的。戴维的一生通过实际行动为提高科学的社会地位做出了自己突出的贡献。

1778年12月，戴维出生在英格兰的一个小乡村，父亲是一位当地有名的木器雕刻匠。他小时候是一个淘气和贪玩的学生，衣服里的两个口袋常常是一个装着钓鱼的器械，另一个装满了各种矿石。

他从小就有惊人的记忆力，甚至可以用过目不忘来形容。例如，他看过一本故事书之后，不但记得里面的一些故事情节，还能生动地给别人讲述出来。这些讲述，无形中锻炼了他的口才。当他读完小学后，他被父亲送到城里去读书，那时，他就时常去观看医士们配制药物时，物质发生的各种奇异变化。从此以后，他就常常偷偷地躲入顶楼，用碗、碟等器具，学着做一些实验，从而锻炼了他的实践和动手能力。

他的父亲去世以后，家境更加贫困。为了谋生糊口，作为长子的戴维被送到当地一位名叫柏拉兹的医生那里当学徒。这项工作，显然很符合戴维的兴趣。从此，他一方面充当医生的助手来护理和照顾病人，学习行医的本领，另一方面他天天地调配各种药物，真正地操作各种化学的实验仪器。这时他才明白自己的知识大浅薄了，于是开始勤奋地学习。通过学习，他做实验的内容和目的明确了，凡是书中讲过的实验，他都尽可能地进行动手实践和操作。凡是好书他都设法借到，他就如饥似渴地进行阅读。遇到学识渊博的科学家或学者，他就主动求教。就这样，在四年的学徒生活中，他的知识增长很快。

后来在1799年，科学家戴维经过一个实验：在一个和周围环境隔离的真空容器里，让两块冰互相摩擦就溶解为水，但是水的比热比冰还要高。从而推翻了“热质说”，也证明了热质是在世界上不存在的。他的许多实验，都给科学界产生了诸多重要的参考价值，也为“动手科学”注入了积极的活力。