這天氣越來越熱，距離能攤蛋的盛夏是越來越近了。如果將雞蛋攤在正午滾燙的路面上，根據(jù)遠(yuǎn)古時期繼承而來的知識，雞蛋并不會馬上攤熟，而是有一個熟的過程。這個過程，現(xiàn)在我們稱它為傳熱。人們很早就知道食物變熟、冰塊融化，是冷熱發(fā)生了變化。但冷熱也是有程度的，不可能說你能拿著熱水噸噸噸，拿著鐵汁也能噸噸噸。要是不信的話，小伙汁可以去試試，保證喝不死你。要是有程度之差的話，能不能有個東西把冷熱的不同程度區(qū)分開來？自然而然，人們就有了這個想法。直到1592年，那個眾所周知、大名鼎鼎、誰都知道、課本講過的伽利略，發(fā)明了世界上第一支溫度計，空氣溫度計。自然科學(xué)之父怎么可能在熱力學(xué)缺席嘛。不過這支溫度計不管從外觀還是性能上，都和我們現(xiàn)在常見的水銀溫度計有很大的差距。首先，它挺大的，想要像體溫計那樣夾在咯吱窩，那是不可能的。它的檢測結(jié)果也不穩(wěn)定，除了溫度，大氣壓也會影響結(jié)果。也就是說，哪怕溫度一直不變，外界氣壓不同的話，結(jié)果還是不一樣。這部中看不中用嘛，還別說，在網(wǎng)上找資料的時候發(fā)現(xiàn)某寶上還真有賣，“伽利略溫度計”，拿來當(dāng)裝飾品挺好看的。伽利略的一位朋友、帕多瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)教授?？送辛羲箍春?，根據(jù)自己的需要，改良制成了世界上第一支體溫計，不過是用手捂住測的。

所謂名師出高徒，伽利略發(fā)明的溫度計受兩個主要因素影響，測量的時候還是不太準(zhǔn)確。1654年，伽利略學(xué)生斐迪南把部分酒精放入管子里，稍微加熱，等酒精蒸氣趕跑玻璃管中的空氣，迅速把玻璃管口封死，做到了去除大氣壓力的干擾。按照這個做法，斐迪南做出了世界上第一支酒精溫度計。但是，但是啊。說到酒精你們肯定會想到酒精的一個特性，那是什么呢？請把答案打在公屏上。一些小伙伴已經(jīng)答出來了，對，就是沸點。酒精溫度計說白了就是利用酒精蒸發(fā)的特性，觀測酒精液位，從而判斷溫度。然而，標(biāo)況下酒精沸點78°C，要是找盆開水來，只能看個寂寞。換現(xiàn)在的話講，量程太小，難堪大用。不過這很明顯是材料的問題嘛，有方向就好解決。于是1659年，法國天文學(xué)家布里奧，找來了水銀制成水銀溫度計。這種溫度計可測得357℃的高溫，也可測得-39℃的低溫，相比酒精溫度計，不知強(qiáng)悍了多少。之后為了追求精度、量程等要求，流批的科學(xué)家又研制出電阻式溫度計、輻射式高溫計、光測高溫計、氫溫度計等等花里胡哨的溫度計。好一個工欲善其事，必先利其器。

回到我們剛開始說的傳熱，溫度計測量的是雞蛋某一時刻的溫度值，但攤雞蛋很明顯是動作，應(yīng)該是一個過程，某一時刻不符合要求嘛。這時，有同學(xué)就說了，“把數(shù)據(jù)連在一起不就得了”那恭喜你，牛頓也是這么想的。在他1701年給出的牛頓冷卻定律表達(dá)式中，可以看到引入了△t，變化的時間。也就是說牛頓認(rèn)為，溫度的變化是和時間相關(guān)的。但個表達(dá)式實際上回答的是固體與流體之間作用的熱量變化，并不是溫度。第一個把溫度和熱量哥倆提溜出來的牛人，是一個叫布萊克的英國科學(xué)家。1755年，他繼承老師的活，繼續(xù)研究冰水混合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一個很有意思的的現(xiàn)象。80°C的水把等質(zhì)量0°C冰融化后，融化得到的水，也是0°C。按照1732年布爾哈夫的規(guī)律，0°C的水等質(zhì)量混合80°C的水剛好是40°C，怎么換成0°C冰就不一樣了？差的那40°C跑哪去了？冰融化的過程中，雖然溫度不變，但熱量還是要吸收的，這部分熱量我們叫潛熱。這同時也告訴我們溫度和熱量是兩碼事，不是一個概念。由此，布萊克發(fā)明了量熱器。溫度有溫度計，熱量有量熱器。熱力學(xué)的兩大法寶可算是集齊了。

愛因斯坦在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書說：“用來描述熱現(xiàn)象的最基本概念是溫度和熱，在科學(xué)史上經(jīng)過了非常長的時間才把這兩種概念區(qū)別開來，但一經(jīng)辨別清楚，就使科學(xué)得到飛速的發(fā)展”。1804年，法國物理學(xué)家畢奧平壁導(dǎo)熱實驗的基礎(chǔ)上得到了導(dǎo)熱定律的最早表述。不久，那個用圈圈畫畫的傅里葉給出了更為完整的導(dǎo)熱定律。1884年，玻爾茲曼常數(shù)那位玻爾茲曼理論證明了斯忒藩發(fā)現(xiàn)的“輻射率與絕對溫度四次方成正比”的實驗結(jié)果，得到了斯忒藩-玻耳茲曼定律，俗稱四次方定律。

小學(xué)二年級我們就學(xué)過，傳熱有三種途徑，熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射，而導(dǎo)熱定律、牛頓冷卻定律、斯忒藩-玻耳茲曼定律三把刀分別對應(yīng)三個途徑。結(jié)合之前人們總結(jié)的熱力學(xué)第零、一、二、三定律，可以說人類已經(jīng)建立起分析研究熱的基本框架了。好了，這就是本期視頻的全部內(nèi)容了。我們雖然出生就能感受到冷熱，但感覺歸感覺，科學(xué)的事情可不是靠感覺可以解決的。熱力學(xué)是唯一一個具有普適性的物理學(xué)理論。遠(yuǎn)到酷似蜂窩煤的黑洞，近到觸手可及的一切物體，熱力學(xué)都能解釋其熱力學(xué)現(xiàn)象。我們對未知的探索永無止境，熱力學(xué)的發(fā)展也才半個多世紀(jì)，還有更多的內(nèi)容等著我們?nèi)グl(fā)掘。我們下期再見。

ps：畢導(dǎo)，求夸獎(? ? ?)?