这门科学原来这么牛批？！

这天气越来越热，距离能摊蛋的盛夏是越来越近了。如果将鸡蛋摊在正午滚烫的路面上，根据远古时期继承而来的知识，鸡蛋并不会马上摊熟，而是有一个熟的过程。这个过程，现在我们称它为传热。人们很早就知道食物变熟、冰块融化，是冷热发生了变化。但冷热也是有程度的，不可能说你能拿着热水吨吨吨，拿着铁汁也能吨吨吨。要是不信的话，小伙汁可以去试试，保证喝不死你。要是有程度之差的话，能不能有个东西把冷热的不同程度区分开来？自然而然，人们就有了这个想法。直到1592年，那个众所周知、大名鼎鼎、谁都知道、课本讲过的伽利略，发明了世界上第一支温度计，空气温度计。自然科学之父怎么可能在热力学缺席嘛。不过这支温度计不管从外观还是性能上，都和我们现在常见的水银温度计有很大的差距。首先，它挺大的，想要像体温计那样夹在咯吱窝，那是不可能的。它的检测结果也不稳定，除了温度，大气压也会影响结果。也就是说，哪怕温度一直不变，外界气压不同的话，结果还是不一样。这部中看不中用嘛，还别说，在网上找资料的时候发现某宝上还真有卖，“伽利略温度计”，拿来当装饰品挺好看的。伽利略的一位朋友、帕多瓦大学医学教授桑克托留斯看后，根据自己的需要，改良制成了世界上第一支体温计，不过是用手捂住测的。

所谓名师出高徒，伽利略发明的温度计受两个主要因素影响，测量的时候还是不太准确。1654年，伽利略学生斐迪南把部分酒精放入管子里，稍微加热，等酒精蒸气赶跑玻璃管中的空气，迅速把玻璃管口封死，做到了去除大气压力的干扰。按照这个做法，斐迪南做出了世界上第一支酒精温度计。但是，但是啊。说到酒精你们肯定会想到酒精的一个特性，那是什么呢？请把答案打在公屏上。一些小伙伴已经答出来了，对，就是沸点。酒精温度计说白了就是利用酒精蒸发的特性，观测酒精液位，从而判断温度。然而，标况下酒精沸点78°C，要是找盆开水来，只能看个寂寞。换现在的话讲，量程太小，难堪大用。不过这很明显是材料的问题嘛，有方向就好解决。于是1659年，法国天文学家布里奥，找来了水银制成水银温度计。这种温度计可测得357℃的高温，也可测得-39℃的低温，相比酒精温度计，不知强悍了多少。之后为了追求精度、量程等要求，流批的科学家又研制出电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等等花里胡哨的温度计。好一个工欲善其事，必先利其器。

回到我们刚开始说的传热，温度计测量的是鸡蛋某一时刻的温度值，但摊鸡蛋很明显是动作，应该是一个过程，某一时刻不符合要求嘛。这时，有同学就说了，“把数据连在一起不就得了”那恭喜你，牛顿也是这么想的。在他1701年给出的牛顿冷却定律表达式中，可以看到引入了△t，变化的时间。也就是说牛顿认为，温度的变化是和时间相关的。但个表达式实际上回答的是固体与流体之间作用的热量变化，并不是温度。第一个把温度和热量哥俩提溜出来的牛人，是一个叫布莱克的英国科学家。1755年，他继承老师的活，继续研究冰水混合。结果发现了一个很有意思的的现象。80°C的水把等质量0°C冰融化后，融化得到的水，也是0°C。按照1732年布尔哈夫的规律，0°C的水等质量混合80°C的水刚好是40°C，怎么换成0°C冰就不一样了？差的那40°C跑哪去了？冰融化的过程中，虽然温度不变，但热量还是要吸收的，这部分热量我们叫潜热。这同时也告诉我们温度和热量是两码事，不是一个概念。由此，布莱克发明了量热器。温度有温度计，热量有量热器。热力学的两大法宝可算是集齐了。

爱因斯坦在《物理学的进化》一书说：“用来描述热现象的最基本概念是温度和热，在科学史上经过了非常长的时间才把这两种概念区别开来，但一经辨别清楚，就使科学得到飞速的发展”。1804年，法国物理学家毕奥平壁导热实验的基础上得到了导热定律的最早表述。不久，那个用圈圈画画的傅里叶给出了更为完整的导热定律。1884年，玻尔兹曼常数那位玻尔兹曼理论证明了斯忒藩发现的“辐射率与绝对温度四次方成正比”的实验结果，得到了斯忒藩-玻耳兹曼定律，俗称四次方定律。

小学二年级我们就学过，传热有三种途径，热传导、热对流、热辐射，而导热定律、牛顿冷却定律、斯忒藩-玻耳兹曼定律三把刀分别对应三个途径。结合之前人们总结的热力学第零、一、二、三定律，可以说人类已经建立起分析研究热的基本框架了。好了，这就是本期视频的全部内容了。我们虽然出生就能感受到冷热，但感觉归感觉，科学的事情可不是靠感觉可以解决的。热力学是唯一一个具有普适性的物理学理论。远到酷似蜂窝煤的黑洞，近到触手可及的一切物体，热力学都能解释其热力学现象。我们对未知的探索永无止境，热力学的发展也才半个多世纪，还有更多的内容等着我们去发掘。我们下期再见。

ps：毕导，求夸奖(≖ ‿ ≖)✧