誰能解釋到底有多少熱

歪歪兔童書館

當(dāng)我們提到熱和冷，只是相對(duì)的感覺，下面這個(gè)小實(shí)驗(yàn)可以證明，人的感覺有時(shí)有多么不靠譜。

實(shí)驗(yàn)只需要準(zhǔn)備三杯水，一杯熱水、一杯冰水和一杯溫水。你最好請(qǐng)一個(gè)大人幫忙確認(rèn)熱水和冷水都是可以觸碰的，不會(huì)燙傷或凍傷你。

實(shí)驗(yàn)開始，把左右兩根食指分別浸入熱水杯和冷水杯中，一個(gè)感到熱，一個(gè)感到冷，這很正常。

等一小會(huì)兒，再將兩根食指同時(shí)浸入溫水中。這時(shí)就不太對(duì)勁了，明明兩根手指觸碰的是同一杯水，卻一個(gè)感到冷，一個(gè)感到熱。

現(xiàn)在你也不相信自己的感覺了吧。就像德謨克利特所認(rèn)為的那樣，感官的確會(huì)蒙蔽我們的大腦。因此，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家們就需要知道，熱，是有多熱；冷，又有多冷。

于是，他們發(fā)明了溫度計(jì)。

溫度計(jì)的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，一般是一根細(xì)細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)的玻璃管，一端是一個(gè)小球，里面裝有液體。它的原理就是上一節(jié)提到的熱的轉(zhuǎn)移和熱脹冷縮。

使用時(shí)，將玻璃小球挨著被測(cè)物體，熱開始轉(zhuǎn)移。等一段時(shí)間，如果玻璃管中的液體受熱膨脹，液面的高度就會(huì)上升；受冷，液體又會(huì)縮回去，液面就會(huì)下降。直到玻璃管內(nèi)的液面不再移動(dòng)，說明熱轉(zhuǎn)移已經(jīng)完成，被測(cè)物體和玻璃管中的液體達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。

這時(shí)液體在玻璃管中的位置越高，說明被測(cè)量的物體就越熱，溫度就越高。

我們?nèi)粘Ｋ姷臏囟榷际且粋€(gè)數(shù)字加一個(gè)單位，比如“今天的最高氣溫是25攝氏度”“將牛奶加熱到40攝氏度”，等等。所以還需要給玻璃管加上和直尺上一樣的刻度和數(shù)字。

米是長(zhǎng)度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，1米的千分之一就對(duì)應(yīng)直尺上一個(gè)小格子，無論你身處地球的哪個(gè)角落，1毫米都是這么長(zhǎng)。溫度同樣有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位（后面會(huì)說到）。我們生活中最常見的溫度單位是攝氏度，是瑞典人攝爾修斯于1742年確定的。

攝爾修斯是這樣做的：

1.選擇放在玻璃管中的液體——他選了水銀，也就是金屬汞。我們能看到的汞通常是液體的，它擅長(zhǎng)熱脹冷縮，變化很明顯，方便觀察。

2.將水銀溫度計(jì)放在冰水中，在此時(shí)的液面高度上畫一道線，這就是0攝氏度的線。

3.再將水銀溫度計(jì)轉(zhuǎn)移到沸水中，等液面不再上升后，也在這個(gè)位置畫一道線，這就是100攝氏度的線。

4.最后呢，將這兩道線中間的部分均勻地分成100份，1份就是1攝氏度，液面高度就能和數(shù)字一一對(duì)應(yīng)。

這么一看，溫度單位的確定是不是還挺隨便的？水銀、冰水和沸水、0～100，任何一個(gè)步驟改一下，1個(gè)小格就不會(huì)是1攝氏度了。實(shí)際上也是，攝爾修斯能確定攝氏度，列繆爾就能整出列氏度，華倫海特還能搞出華氏度……這可不是瞎編的，這些溫度單位都存在。我國(guó)常用攝氏度，德國(guó)在用列氏度，英美則用華氏度。它們之間的關(guān)系，和你陪家人買菜時(shí)聽到的“斤”和“千克”一樣，是可以相互換算的，只是換算起來比較復(fù)雜。

發(fā)燒去醫(yī)院的話，醫(yī)生會(huì)在你的腋窩里塞一個(gè)涼涼的小棍子，那個(gè)就是用水銀制成的體溫計(jì)，銀色的一端里就裝有水銀。只是它的刻度不會(huì)標(biāo)到100，只標(biāo)到42，因?yàn)槿说恼ｓw溫在36攝氏度左右，37.2攝氏度就算低燒，42攝氏度就非常危險(xiǎn)了，不可能飆到100攝氏度。所以，絕不能用體溫計(jì)測(cè)量熱水的溫度，如果水溫高于42攝氏度，膨脹的水銀就會(huì)把玻璃管撐爆。

需要說明的是，與天平所測(cè)量的是物體的重量不同，溫度計(jì)測(cè)量的并不是物體擁有的“熱量”，而只是熱的程度。

因?yàn)榭茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，對(duì)重量相等的不同物體來說，其溫度上升/下降1攝氏度所需要吸收/放出的“熱量”也不同。這是物體之間不可改變的差異。就像飯量小的人吃一點(diǎn)兒就飽了，飯量大的人就要吃得更多，這是人與人之間的差異。

既然物體的重量和溫度都可以測(cè)出來，物理學(xué)家就確定了熱的量，并給它分配了一個(gè)單位——卡路里。在特定條件下，1克水溫度上升1攝氏度，所需要的熱量就是1卡路里。1克水太少了，所以1卡路里也是非常少的熱量，更常用的是一千倍的它——大卡。

但是，就像溫度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位不是攝氏度一樣，熱量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位也不是卡路里。熱量真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位與一位物理學(xué)家同名，而這個(gè)單位正是為了表彰他在這一領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。

像科學(xué)家一樣動(dòng)手

你在家就可以制作一個(gè)簡(jiǎn)易的“溫度計(jì)”。找一個(gè)瓶口小的瓶子，插一根吸管進(jìn)去，然后給瓶子里加水，水沒過吸管底端即可（可以混一些你喜歡的顏色，讓液面更明顯）。最后封住瓶口，確保除了吸管別的地方都不漏氣。好了，溫度計(jì)做好了。現(xiàn)在，把瓶子泡入熱水中，可以觀察到，吸管中的液面上升了。很簡(jiǎn)單吧！