第一节热和温度
1.热是什么
我们自身可以感知到热是什么，但是要准确说出什么是热，恐怕大家就莫衷一是了，自古以来人们对这一概念就有不同的看法。
一直以来，各国科学家围绕着什么是“热”进行了一系列的研究。在16世纪以后，热的本质问题引起了科学家和业余研究人员的注意。
有人说热是一种运动。培根从摩擦生热等现象中得出结论：“热是一种膨胀的、被约束的而在其斗争中作用于物体的较小粒子之上的运动。”后来，许多科学家受这一看法的影响，认为热就是一种运动。
不过总的说来，热是运动的观点还缺乏足够的实验根据，还不能形成科学理论。随着古希腊原子论思想的复兴，热是某种特殊的物质实体的观点也得到传播，于是又有一些人站出来认为“热”是一种物质。
最典型的就是法国科学家和哲学家伽桑狄他认为，运动着的原子是构成万物的最原始的、不可再分的世界要素。同样，热和冷也都是由特殊的“热原子”和“冷原子”引起的。它们非常细致，有球的形状，非常活泼，因而能渗透到一切物体之中。此后这一说法，便逐渐形成了一种广泛而深远的“热质说”。
在众多“热质说”的倡导者中，布莱克算是“热质说”的一个重要倡导者。他虽然相信最终会被认可的“热将不是化学的，而是力学的”观点，但他又很难否定“热质说”。他觉得热是运动的学说还缺乏足够的证据。“热质说”简单通俗地解释了当时发现的大部分热学现象。比如：物体温度的变化是吸收或放出热质引起的，热传导是热质的流动，对流是载有热质的物体的流动，辐射是热质的传播，物体受热膨胀是因为热质粒子间的相互排斥，物质状态变化时的“潜热”是物体的粒子与热质发生“准化学反应”的结果，等等。由于热质的物质性，所以它也遵从物质守恒定律，这是混合量热法的理论根据。
当时“热质说”受到科学界大力肯定和支持，在“热质说”观点的指导下，热学研究取得了一定的进展。例如：布莱克发现了比热和潜热，瓦特从理论上分析了旧蒸汽机的主要缺陷并改进了蒸汽机，傅立叶依据这一物理图像建立了热传导理论，卡诺从热质传递的观点出发于19世纪初提出了消耗从热源取得热量而得到功的理论。从此“热质说”在18世纪到19世纪初居于统治地位。但是好景不长，到了18世纪末，“热质说”受到了严重的挑战。
1798年，出生在美国，属英国国籍的物理学家本杰明·汤普逊向英国皇家学会提交了一个报告。报告中说他在慕尼黑监督炮筒钻孔工作时，注意到当炮筒温度升高时，钻削下的金属屑温度就更高的现象，他提出了大量的热是从哪里来的这一问题。后来，在多次实验后他在笔记中写道：“看来在这些实验中，由摩擦产生热的源泉是不可穷尽的。不用说，任何与外界隔绝的物体或物体系，能够无限制地提供出来的东西，绝不可能是具体的物质实体。在我看来，在这些实验中被激发出来的热，除了把它看做是‘运动’以外，似乎很难把它看做为其他任何东西。”
1812年，英国化学家戴维在进行了一系列的实验之后明确提出：“热现象的直接原因是运动，它的转化定律和运动转化定律一样，同样是正确的。”从另一方面来说，戴维的实验支持了热是运动的看法，但是这种看法并没有结束“热质说”的历史。
现在我们常这样解释热的含义，就是所谓的热，属于一种热象。而湿热中的热是与湿同时存在的。夏秋季节天热湿重，湿与热合并侵入人体，或因湿久留不除而化热，或因“阳热体质”而使湿“从阳化热”。由此可见，湿与热同时存在是很常见的。
2.如影随形的温度
在茫茫宇宙当中，温度无处不在。不论在地球上还是在月球上，也不论是在炽热的太阳上还是在阴冷的冥王星上，都存在着不同的温度。
一般来说温度是表示物体冷热程度的物理量。从微观上来讲，温度是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标，它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标，用。F来表示；摄氏温标，用℃来表示；热力学温标和国际实用温标都用K来表示。
在微观上，温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。分子的运动越快，物体就会越热，也就是温度越高；反之如果分子运动越慢，物体就越冷，温度会越低。
这种现象被描述为一个物体的热势或能量效应。如果拿数值表示温度，就会被称为温度度数。值得注意的是，少数几个分子甚至是一个分子构成的系统，由于缺乏统计的数量要求，是没有温度意义的。
3.两种温度单位——华氏度和摄氏度
自从科学家提出了温度这一概念，不少科学家发现，水结冰时的温度和水沸腾时的温度都是不变的。只要在这两个标准温度点之间等分出若干间隔，就可以用来进行度量了。
1714年，从德国迁居荷兰的华伦·海特选定了两个标准点，把盐水混合物结冰的温度定位为0度，把人体的正常温度定位为96度。
后来又补充了两个标准点，就是水的冰点为32度，水的沸点为212度，单位叫做“华氏度”，用“°F”表示。今天我们用的华氏表，只保留了水的冰点为32°F、水的沸点为212°F这两个标准点。
之后在这一规定下，人的正常体温为98.6°F。
1742年，瑞典天文学家摄尔修斯采用了百分刻度法，把水的沸点定为100度，冰水混合物定为0度，这就是我们现在用的摄氏温标。它的温度单位叫“摄氏度”，用“℃”来表示。人的正常体温为37℃，直到现在我们的生活中还一直使用着。
第二节热和能量
1.能量的代名词——热能
知道了什么是热，那你知道什么是热能吗？热能其实是能量的一种，也叫热量、能量等，它是生命的能源。
我们每天进行的劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗很多的能量。这些能量是必不可少的，就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。
我们身体的热能主要来源于每天所吃的食物，但是在食物中并不是所有营养素都能产生热能，只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能。
一般来说，对于处在生长发育阶段的青少年，由于身体的新陈代谢特别旺盛，从而对热能的需求量较高。你知道一个人如果热量不足的话会出现什么后果吗？如果一个人热量摄入不足，体内储存的糖就会逐渐减少，到了一定程度就会消耗脂肪和部分蛋白质。严重的话会使肌肉和内脏萎缩，人就消瘦、乏力、体重减轻，变得“骨瘦如柴”，各种生理功能受到严重影响，甚至危及生命。
在很多学生中存在着这样的现象，有些学生经常少吃或不吃早餐。由于体内热能不足，使得血糖降低，在上第二节课以后往往产生饥饿感，自觉手足无力，上课时思想不集中。导致这种现象发生的主要原因就是吃的食物不够、能量不足造成的，如果长久下去还会影响到生长发育。
以上我们说的是热量供应不足的情况，然而热量供应过多也不是什么好事。如果我们每天吃过多的糖果、甜食等，使食物的产热量超过需要量，那么多余的能量就会转化为脂肪，积聚在皮下组织，使皮下脂肪增厚，体重超过正常范围，出现肥胖现象。这也将成为高血压、糖尿病、心血管病等器质性疾病的先兆因子。所以增加热量也应该做到适可而止。
2.隐身的潜热
你知道什么是潜热吗？一般来说物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫做“潜热”。物质由低能状态转变为高能状态时叫做吸收潜热，反之则叫做放出潜热。例如在日常生活中，我们看到液体沸腾时吸收的潜热一部分用来克服分子间的引力，另一部分用来在膨胀过程中反抗大气压强做功。熔解热、汽化热、升华热都是潜热。潜热的量值常常用每单位质量的物质或用每摩尔物质在相变时所吸收或放出的热量来表示。
当物质在进行一级物态变化时，吸收或释放热量，体积会发生变化，但系统的温度不变，所吸收或放出的热量称为“相变潜热”。
相变潜热与发生物态变化的温度有关，单位质量的某种物质，在一定温度下的相变潜热是一定值。
3.调节温度——比热
我们说到的比热全名应该是比热容。单位质量的某种物质，温度降低1℃或升高1℃所吸收或放出的热量，叫做这种物质的比热容。
不同的物质有不同的比热，比热是物质的一种特性。同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。比如说一杯水和一桶水，虽然它们的质量不一样，但是它们的比热是相同的。
此外，对于同一种物质，比热值与物体的状态有关。同一物质在同一状态下的比热是一定的，但在不同的状态时，比热是不相同的。例如水的比热都是一样的，但是如果水变成了冰，那么水和冰的比热就不同了。另外，物质在温度改变时，比热也有很小的变化，但由于这种变化很小，一般情况下可以忽略不计。
