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在古希臘的德謨克里特和伊壁鳩魯以及古羅馬的盧克萊修的著作中出現了「熱是物質的」這種說法:「熱把空氣一起帶來,沒有熱也就沒有空氣,空氣和熱混合在一起。」而我國古代人的「元氣論」把熱看成是一種「氣」,它的集中表現是燃為火。所以《淮南子天文訓》有「積陽之熱氣生火」的說法,東漢王充《論衡寒溫篇》解釋冷熱也說是「氣之所加」。我國古代人的觀點類似西方的「熱質說」。

1熱質說的支持者

在近代,熱質(caloric)說又受到伽桑狄的支持,他曾經有一個時期是巴黎皇家學院的數學教授,雖然他是一個有才能的人,但在物理學上,他的工作與其說是實驗性的,倒不如說是思辯性的。直到18世紀,熱質說在物理學界還一直占著統治地位,拉瓦錫和拉普拉斯等人認為,熱是由滲透到物體當中的所謂「熱質」構成的;拉瓦錫甚至把「熱質」列入化學元素表中,熱質被看作是一種不可稱量的「無重流體」,它的粒子彼此排斥而為普通物體的粒子所吸引。
布桑克是熱質說的倡導者,他在研究熱量在幾個物體之間的轉移時發現其總量保持不變。這個規律很容易用熱是一種實物來說明,他仿照化學中盛行一時的"燃素說」對熱的本性作了錯誤的解釋,認為熱也是一種沒有重量、可以在物體中自由流動的物質。

2熱質說占統治地位時期

熱質說之所以占統治地位是有其歷史原因的。一則18世紀是對各種物理現象分門別類地進行研究的時期,人們把熱現象與其他物理現象孤立起來加以研究,尚未注意到它們之間相互聯繫和轉化的關係。二則是因為熱質說能夠簡易地解釋當時發現的大部分熱學現象。例如,認為物體溫度的變化是吸收放出熱質引起的;熱傳導是熱質的流動;摩擦或碰撞生熱現象是由於「潛勢」被擠壓出來以及物質的比熱變小的結果。在熱質說觀點的指導下,瓦特改進了蒸汽機。19世紀初,傅立時還建立了熱傳導理論卡諾從熱質傳遞的物理圖像及熱質守恆規律得到了卡諾定理。熱質說的成功,使人們相信它是正確的。熱質說在把一系列實驗事實和個別規律用一個統一的觀點聯繫起來加以系統化方面起了一定的積極作用。
15世紀,培根從摩擦生熱等現象中得出,熱是一種膨脹的、被約束的而在其鬥爭中作用於物體的較小粒子之上的運動。這種看法影響了許多科學家。波意耳指出熱是物體各部分發生強烈而雜亂的運動。笛卡兒把熱看作是物體粒子的一旋轉運動。胡克用顯微鏡觀察了火花。認為熱並不是什麼其他的東西。而是物體各個部位的非常活躍和極其猛烈的運動。牛頓也認為熱不是一種物質而是組成物體的微粒的機械運動。18世紀時,羅蒙諾索夫根據摩擦敲擊能生熱,物體受熱熔化以及動桿物的發芽腐爛過程都因受熱而加快、受冷而減緩的現象得出結論,認為熱的充分根源在於運動,由於沒有物質就不可能發生運動。所以熱的充分根源在於某種物質的運動。

3熱質說受到挑戰

18世紀末,熱質說受到了挑戰。
1798年,英籍物理學家倫福德在一篇題為《摩擦產生熱的來源的調研》中講述了他的機械功生熱的實驗。他曾在慕尼黑軍工廠用數匹馬帶動一個鈍鑽頭鑽炮膛,並把炮筒浸在60°F的水中,他發現,一小時后,水溫升高了47°F,兩個半小時后,水開始沸騰,倫福德盾到的現象是,只要機械運動不停止,熱就可以不停地產生。最後,他形成這樣一種思想:熱是物質的一種運動形式,是粒子振動的宏觀表現。他相信熱質說和燃素說將一起被埋葬在同一個墳墓中.
1799年,英國科學家戴維進行了這樣的實驗:在一個同周圍環境隔離開來的真空容器里,合兩塊冰互相摩擦熔解為水,而水的比熱比冰還高。在這裡「熱質守恆」的關係不成立了,戴維由此斷言,熱質是不存在的。倫福德和戴維的實驗徹底摧毀了熱質說,並為物理學的發展開闢了道路。
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