五、热质说的发展

十七世纪热质说初步形成之后，在十八世纪到十九世纪初得到极大的发展，达到了它的全盛时期，其主要代表人物是英国学者布莱克，他比较成功地回答了热质说流传和发展过程中遇到的混合热是否守恒、潜热与摩擦生热等问题，使热质说形成了比较系统的理论．

在混合热是否守恒的问题上，起初人们还不能把温度与热量这两个概念区分开来．比如同体积的 40 度的水和 80 度的水相混合，两杯水的温度

均为 60 度，在热质说看来，这是极容易解释的，因为热质是不灭的，两杯水一共含有 40＋80＝120 个单位的热质，混合后每杯平均 60 个单位， 它们的温度均为 60 度．可是当把 100 度的水与同体积的 150 度的水银混

合后，其平均温度不是所预料的 125 度而是 120 度．这个现象看起来同热守恒相矛盾，并会导致热质消灭的结论．为了解决这一困难，布莱克提出了“比热”的概念，由于水银的比热小；所以水银下降了 30 度所放出的

热量，只能使水上升 20 度，这就维持了混合热守恒定律．热量守恒定律可这样表述：在 A 和 B 组成的系统对于外部是绝热的、独立的系统时，A 失去的热等于 B 得到的热．系统中任一物体的热量改变可根据下式算出：

△Q（卡）＝物体的质量（克）×比热（卡/克·℃）×[末温度－初温度（以℃为单位）]

这样在当时热质说与热动说的论战中，极有力地使热作为一种物质的观念占了上风．热的物质论基于热的守恒这一思想，是因为那个时代大多数实验都是在非常特殊的条件下进行的，从而得出热是守恒量的结论．并认为热是一种实体物质，它不能创生也不能被消灭，但可以从一个物体流向另一物体．

在潜热问题上，当时人们发现 0 度的冰变成 0 度的水时，需要加热，

但温度未变，似乎一部分热凭空消失了；而当 0 度的水变成 0 度的冰时， 温度也未变，却放出了热量，似乎这部分热量又凭空产生了．这个现象也是早期的热质说无法解释的．为了让这些事实和现象能归纳到热质说的理论体系中，布莱克又提出了“潜热”的概念．他认为冰化水时所吸收的一部分热被束缚在物体内部，所以不表现为温度．而当水结冰时，这部分潜热又被释放出来，从而这些现象又可成功地用热质说来解释．

对于摩擦生热现象，早期的热质说也无法解释．1744 年俄国的罗蒙洛索夫（1711—1765）用摩擦生热的现象来反对热质说．他说，在冰冷的冬天，好象不该有热质了，可是为什么两只冰冷的手相摩擦就会生热呢？ 这热质是从哪儿来的？布莱克运用潜热概念认为物体通过摩擦把内部的潜热挤出来了．

布莱克不愧是一位修补大师，这样经过他对热质说的多次修改与补充，使热质说形成了比较系统的理论．它的基本观点是：①热质是一种微小的、看不见的物质微粒．拉瓦锡的说法是：“热质或光是非常微细的、非常有弹性但没有重量的流体，它由四面八方包围我们的星球，或难或易

地渗透到一切物体和它的组成部分里”②不同的物体有不同的比热，是因为物体对热质的吸收能力不同．③物态变化时，要吸收或放出潜热，当热质处于潜热状态时，不表现为温度，当热质处于自由状态时，就表现为温度．④摩擦与碰撞能把处于潜伏状态的热质挤出来，所以摩擦与碰撞能生热，或者说摩擦可以减小物体的比热．⑤热质具有相互排斥的本性，所以热质能从高温物体流向低温物体，物体受热就会膨胀．⑥物体的热传导过程就是热质的流动过程，但总的热量是守恒的，因为热质既不能创造，也不能消灭．

热质说能说明和解释一些热现象，在历史上曾起到一定作用．瓦特在热质说和潜热的理论基础上改进了蒸汽机，卡诺在热质说的基础上研究了热力学．恩格斯说：“被热质说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律．”所以，1738 年法国科学院就热的本质问题征奖，三名获奖者全都主张热质说．

可以说，十八世纪是热质说的极盛时期，在与热动说的论战中明显地占了上风．可是到了十八世纪末，热质说又遇到了一些难题：热质是否有重量？如何解释某些物体的热缩冷胀现象？为什么摩擦能源源不断地产生热？而对这些问题热质说又受到了新的严峻挑战．