正文 第38章 熱質說的產生(1 / 2)

在18世紀中葉之前,人們往往把熱和溫度混為一談,兩個概念混淆在一起。當時人們常說:“某某物體損失了多少度熱”,其實這裏熱指的是溫度。著名化學家布爾哈夫也沒有分清這兩個概念,1724年他寫道:“相同體積的不同物體應含相同的熱量,因為不管溫度計插在那裏,都指示同樣的熱度。”顯然,他在溫度和熱量間沒有找到正確的關係,他還沒有熱容量的概念。

不過,布爾哈夫對熱學還是有貢獻的,他根據物體混合時熱量交換的現象,首先提出了熱量守恒的思想。他寫道:“物體在混合時,熱不能創造,也不能消滅。”

例如:將40℃的水和同體積的80℃的水相混合,混合後的水溫應為60℃。實驗證明,情況正是這樣。但是如果將40℃的水和同體積的80℃的酒精相混合,就不是60℃,而是低於60℃。布爾哈夫沒有辦法解釋這一事實。

1740年左右,俄國學者裏赫曼(1711~1753)用“混合法”

研究熱的傳遞。他根據經驗建立了如下關係:

混合後的“熱”(即溫度)=am+bn+…a+b+…

其中m,n……等是質量為a,b……等物體的熱(溫度)。

顯然他還沒有建立比熱的概念,但上麵的公式精確地表示了熱量守恒的規律。

熱量守恒定律是量熱學中最核心的內容,英國化學家布萊克(1728~1799)在這個定律的發現和運用上發揮了特殊的作用。

混合後的溫度既不與這兩種物質的體積成正比,也不與重量成正比,“以等量的熱質加熱水銀比加熱等量的水更有效,要使等量(指重量)的水銀增加同樣的‘熱度’(指溫度),更少的熱質即已足夠。可見,水銀比水對熱質具有更小的容量。”

就這樣,布萊克發現了熱容量。後來,他的學生羅巴鬆在1803年將他的概念加以發展,提出不同物質具有不同比熱。

潛熱也是布萊克發現的。他受到兩個實驗的啟示。

一個是卡倫(1710~1790)的乙醚實驗。乙醚的揮發性很強,蒸發時會出現驟冷現象。布萊克想,這顯然是乙醚蒸氣帶走了大量“質”,來不及補充的緣故。

另一個實驗是華倫海特觀察到的。他描述過這樣一個現象,一盆水如果不受任何搖晃,保持絕對靜止,往往可以冷卻到冰點以下而不致凝固。布萊克正確地解釋:這是由於靜水中熱量散失緩慢造成的。

布萊克自己做了這樣的實驗,他把0℃的冰塊和相等重量的80℃的水相混合,結果發現,平均水溫不是40℃,而是維持於0℃,冰的溫度毫無變化,隻是全部化成了水,可見,冰在融化時吸收了大量的熱。