什么是热量？

我们现在似乎有理由问这样的问题：“地球内部的强烈地震和火山喷发等类似现象是什么力量造成的呢？”在提出这个问题之前，我们必须先问这样一个问题：“什么是热量？”

我们都能感受到热的存在，并觉得这是理所当然的。我们对热的感受总体来讲是来自太阳。我们能在阳光下感到热量的存在，而在阳光照不到的地方则感受不到。退一步说，通常我们也能从点着的火、电灯泡、散热器或是热水壶等等热的物体上感受到热量的存在。即使我们不知道它们具体是什么，也肯定会知道它产生了什么样的作用：即热量从一个物体传到另一个物体。当我们感到冷时，站在火的前面就能感受到热量通过燃烧着的火传到了我们身上。如果在那儿站久了，我们就得离开火， 否则就会由于吸收了太多的热量而感到身体不舒服。如果我们把一壶凉水放在火上加热，热量就会从火焰传送到水壶中，壶中的凉水便逐渐变热直到沸腾。

我们能举出更多的例证使人们了解热量是一种难以捉摸的流体，它同水的流动方式一样从一个物体流到另一个物体。在特定的条件下，每种特定的物质只能容纳有限的热量。可以肯定一点，就是如果一壶热水被放在一个温度较低的物体上，它就渐渐地凉下来，直到彻底变冷。

但是，1798 年美裔英国物理学家汤普生在为炮弹制造厂加工几根又细又长的圆柱形金属时，又有了新发现：他在钻孔时注意到钻孔器传给金属件大量的热量。在加工时他只得不间断地用水对金属进行冷却。在一般情况下，人们会把这种现象理解为随着钻孔器对金属材料的不断切削，金属材料中的热量就会随着被切掉的金属屑释放出来，使金属材料升温。

汤普生注意到随着钻孔越来越深入，热量也会不断增大而不是逐渐被释放掉。加工过程中释放出的热量足够烧开大量的水。如果让相应的热量流回到金属中去，金属就能被熔化。简而言之，当金属以固体状态存在时，它所释放出的热量比它可能容纳的热量要大得多。

多余那部分的热量是从哪来的呢？汤普生试图用一个钝钻头去钻金属，由于不能顺利进行加工，所以只能削掉较少的金属屑，因此应该产生较少的热量，但事实并非如此，实际上用钝钻孔器比用锋利的钻孔器能产生更多的热量。从这个简单的实验中，他得出了下面的结论：热量不是以流体形式存在，而是以某种运动方式存在。他认为钻孔器的运动形式通过某种传递方式传递给金属材料，使得那些非常细小的金属微粒

（肉眼是看不到的）获得了这种运动形式，这就是他所观察到的热量。汤普生得出这一结论，并找到了解决这一问题的正确方法。1803 年

英国化学家约翰·道尔顿进一步开阔了人类对微观世界的观察视野，使我们了解到所有物质都是由小得看不见的微粒组成的，我们称它们为“原子”。归根到底，世界上所有物质都是由原子构成的。原子通常组成一个个的小群体，我们称之为“分子”。直到 19 世纪 60 年代英国数学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔和澳大利亚物理学家路狄威治·爱德华·波斯曼在各自的研究成果中对热量进行了有史以来最好的解释：热量是由于原子和分子在空间的移动、振动和旋转等不规则运动造成的。这种观

点就是“热的分子运动论”。