火与热的故事

火与热的故事

化学是离不开火的。在化学实验中最常见的用火工具是酒精灯。

研究化学就要观察热的变化。比如在冷水里倒进浓硫酸，搅拌以后再用手去摸烧杯，就能感觉到它比原来的冷水热很多。

化学中的热量需要计算。例如1克木炭和1克酒精，完全燃烧以后，又能产生多少热量，这个根据热化学方程式来计算，就能得出结论。

化学与温度也是不可分离的。就是各种物质在水里的溶解度的大小，都会随着温度的高低而变化。

火、热、热量和温度，它们的情况如何，是人们在日常生活中需要经常关心的问题。

火、热、热量和温度，相关很紧密但又各有特色，但它们的本质却都是发源于物质的运动。关于这一点，一开始时人们就不很了解。对此，历史上还曾经有很长的一段误解、争论、迷信，直到真相大白，这里还有一个故事。

火，是最早在人类的生活中接触到，并且注意和利用的化学现象。在远古时代我国就有“燧人氏钻木取火”的传说，考古发现的“北京人”遗址上，曾经用火的灰烬，还堆积了高达六尺之多，这就充分证明了他们在50万年以前，就能够把火种引到洞穴里来，并且让它保持连续地燃烧。也曾经有资料明确地提到，人类最早的用火纪录，可以追溯到140万年以前。人类开始用火时的情况，如何理解火，这都是发生在史前期的，还没有文字的阶段，所以根本无法考证。后人也就只能靠猜测来推断，还可能是刚开始的时候也和野兽一样怕火，很长时间以后才尝试着接近火，接触火，靠近火来取暖，并用火来烤烧猎物，再往后就发展到了把火种引入洞穴，还让火种保持不灭，最后还发明了钻木等摩擦取火的方法，还把火当成了神灵，祈求它为人类消灾去病。古人这样认识火，完全是来自于实践。在洞中有火，就经常能吃熟食，到了严冬时候，还能用来取暖，生病也少了，还抵御了自然灾害的侵袭，人们因此就把火视为宝物，敬若神灵，这样的心情是完全可以理解的。而且他们的这个行为，也是人类支配自然和人类自己的伟大开端。从用火到现在人类走向了有文化的时代。

开始用火对于人类所产生的影响，实在是很深远也很巨大。到后来，人们越学习越聪明了，而且也到了有文字的年代，人们对火也产生了好多的误解，有的人认为火是“万物之源”，还有的人认为火跟水、土、气一起构成了宇宙自然的四种“元素”，中国的古代有个学术流派，他们的主张是认为世界万物是由金、木、水、火、土这“五行”构成，“行”理解的简单一点，就是“行为”或“运动”。他们是想用五行之间相互的作用，可以用来说明各种实物的性质以及现象的本质。而且这五行当中，也只有火不是实实在在的物体，而且最神秘、最力大无穷，最难以认识，所以火就成了认识世界的时候，最为关心的问题，有的人甚至还把整个宇宙都看成是“一团永恒的活火”来强调火的重要性。

在欧洲，17世纪末到18世纪的70年代（1774年），这100多年间还曾经流传着一种“燃素说”，这个学说认为，能够燃烧的东西里都有一种叫“燃素”的物质。也就是说，这个时候，他们便把火当成了一种实物，并且为此还做了很多的实验，他们想把“火”这种“物质”收集起来。当然，尽管如此他们还是没有得到“火”。在实验中，科学上有了很多的发现，其中最主要的是发现了氧气，还弄清了燃烧是氧化反应的本质。

我们所看到的明火和火焰，它都是物质燃烧时所产生的现象，在化学上发光放热的化学反应这一特征，就叫做燃烧。固体的铁在氧气中燃烧，通体红热火星四溅，但是却没有火焰。在燃烧的时候硫有蓝色的火焰，这是因为在氧气中燃烧的是硫的蒸气，火焰也就随着硫蒸气而飘忽不定的。所以，火其实并不是什么特殊的物质，“燃素”或者说“火素”根本是不存在的。

不同的人群都对同一种现象在进行着不同的研究，与“燃素说”同时，在欧洲的物理学界当时也流传着一种“热质说”，他们是这样认为的，认为热是一种特殊看不见的、又没质量的物质。他们同时也用“热质”的观点，并解释着物理上的热传导，道理居然还说得通，但是关于“摩擦生热”的现象，却是不能自圆其说。到了19世纪40年代，于是人们就彻底的抛弃了“热质说”。

关于热，现在我们只是从实践的经验出发，并做了简单的一些描述。每当把手伸到了一盆水中，我们就会感觉到水的冷热，如果是冷水，把它放到炉火上，不久冷水也能变成热水。一般在生活上所说的冷与热是相对的，对于一盆冷水来说，人手就是热的，对一盆热水而言，人手就是冷的。从实质上来说，热水中的水分子运动的能量比冷水中水分子运动的能量大。热水分子把部分的能量传到人手上，人就能感觉到这水是热的。而冷水分子却是从人手的皮肤上接受了能量，所以人就感觉到了这水是冷的。

在火焰中发生的化学反应，除了生成新的物质以外，还能释放出能量，这种能量可以使火焰很热，可以使冷水从火焰的分子里得到一些能量，所以水也就变热了。

冷、热就是分子运动的能量小些或大些的表现。

温度是物质冷热差别的一种量度，但是温度计却量不出分子运动能量的绝对值。所以我们就能够根据物质的比热和温度的变化差的数值，来算出一定量的物质的温度在变化时所放出或吸收的热量是多少。这是初中的物理课里就已经学到的。

一定量的物质，会发生一定的反应，也会放出或吸收到一定的能量。这样的能量其中绝大部分都是以热能的变化表现出来的，我们还可以根据物质的量、物质的比热，以及温度的变化来计算。

热，并不是一个孤立的概念，平常在和冷对比的时候才要提到它。为了对比冷和热，最好是用温度计。

温度计上的温标是摄氏度，用“°C”表示。它是人为的规定水在结冰时的温度为0℃，水沸，温度为100℃。科学上有的时候用的是绝对温标，用“°K”表示。它在温度计上分格的大小和摄氏度相同，而它的最低点，即0K时的温度就是－273．15℃，在这个温度情况下，一切的运动都将处在不可思议的状态，如气体的体积在理论上就会等于零，也就是说，气体的分子不运动了，或者它的动能是零。绝对零度的条件，这还只是理论上推算出来的，目前的实验还没能达到这个温度，科学家们也正在为此而努力。