熱質說與熱之運動說專業：科學技術哲學姓名：****：熱質說熱質說是由普利斯特里提出的。普利斯特里在1770年代用氧（當時稱為“去燃素空氣”）來解釋燃燒現象。在1783年的論文中，普利斯特里覺得燃素說和他的實驗結果不吻合，因而提出“熱質”的說法。熱質是熱的實體物質，以流體的方式存在。依普利斯特里的理論，宇宙中熱質的總數為一定值，熱質會由氣溫高的物體流到水溫低的物體。一、熱質說的提出二、熱質說的初期發展在近代，熱質說遭到伽桑狄的支持，他以前是倫敦皇家大學的物理院士。其實是一個有能夠的人，但在數學學上，其工作與其說是實驗性的，還不如說是思辯性的。直至18世紀，熱質說在數學學界仍然占著統治地位，拉瓦錫和拉普拉斯等人覺得，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”列入物理元素表中，熱質被看作是一種不可稱量的“無重流體”，其粒子彼此抵觸而為普通物體的粒子所吸引。布桑克是熱質說的提倡者，他在研究熱量在幾個物體之間的轉移時發覺其總數保持不變。這個規律很容易用熱是一種實物來說明，他仿造物理中盛行一時的“燃素說”對熱的本性作了錯誤的解釋，覺得熱也是一種沒有重量、可以在物體中自由流動的物質。
在熱力學發展的過程中關于分子熱運動的笑話，對熱的解釋往往和燃燒有關。物理家貝歇爾和施塔爾在17世紀提出燃素說，企圖解釋燃燒現象，當時也將燃素解釋為“熱的實體物質”。在熱質說中，熱是一種物質，難以形成或剿滅，因而熱的守恒就成了這些理論中的一個基本假定。1770年，有些科學家覺得冷也是一種物質，不過普瑞弗斯特覺得冷只是一個缺少熱的現象而熱質說也影響了布拉克一些有關物質熱力學性質的實驗。在十八世紀時，不僅熱質說以外還有一個理論可以說明熱的現象——分子運動論。分子運動論是較新的理論，其中有些概念是來自原子論，可以解釋燃燒及熱量測定，不過當時將分子運動論和熱質說視為兩個等效的理論。三、熱質說的鼎盛18世紀是熱質說的鼎盛期。1723年日本大夫G.施塔爾提出燃素說，覺得燃燒和鍛打過程中，燃燒物質或金屬釋出燃素。1732年，西班牙物理家H.布爾哈維將燃素分為發熱的燃素和燃燒的燃素，將熱和火分辨開，因而為熱是物質實體的觀念開辟了公路。美國物理化學學家J.布萊克在1762年先后提出關于融化和蒸發的熱容理論，以及潛熱量的概念，熱質在這種概念中起著重要作用。1780年，美國物理家A.拉瓦錫精確測定冰融解時的潛熱量，進而破不僅燃素說，但他卻將熱質納入其元素表中。
他還將熱質分為“自由”和“束縛”的兩種。后者可以從一個物體移向另一物體，成為各類熱現象的假想載體；前者被禁錮于物質分子上。熱質說自此成為一個完整學說。大多數化學學家和物理家覺得熱質是一種無質量的獨立的流體，熱質粒子在互動中形成敵視現象，借此解釋熱從發熱物體向冷物體的流動，并說明熱的個別耗散現象。在19世紀30年代之前，熱質說在初期熱力學發展中飾演了一個主要角色。它有助于能量概念的構建，但也成為澄清科學思想的障礙。熱質說之所以占統治地位是有其歷史緣由的。一則18世紀是對各類化學現象分門別類地進行研究的時期，人們把熱現象與其他化學現象孤立上去加以研究，仍未注意到它們之間相互聯系和轉化的關系。二則是由于熱質說就能簡易地解釋當時發覺的大部份力學現象。諸如，覺得物體氣溫的變化是吸收和放出熱質導致的；熱傳導是熱質的流動；磨擦或碰撞生熱現象是因為“潛勢”被擠壓下來以及物質的比熱變小的結果。在熱質說觀點的指導下，瓦特改進了蒸氣機。19世紀初，傅立葉還構建了熱傳導理論，卡諾從熱質傳遞的化學圖象及熱質守恒規律得到了卡諾定律。熱質說的成功，使人們相信其正確性。熱質說在把一系列實驗事實和某些規律用一個統一的觀點聯系上去加以系統化方面起了一定的積極作用。
四、熱質說的否定熱質說可以解釋一些熱的現象，不過未能解釋一些只要持新作功就可以持續形成熱的現象（如磨擦生熱）。19世紀中，熱質說被機械能守恒所代替；以后，熱質說一直在許多科學文獻中出現，仍然到19世紀末才消失。明天常用的熱量單位千卡（）即起源自熱質（）。1798年，美籍數學學家倫福德在一篇題為《摩擦形成熱的來源的督查》中述說了他的機械功生熱的實驗。他為大炮鉆炮膛時形成了無窮盡的熱，因此提出關于分子熱運動的笑話，熱是由機械功形成的。最后產生這樣一種思想：熱是物質的一種運動方式，是粒子震動的宏觀表現。他相信熱質說和燃素說將一起被埋葬在墓地中。不過其實驗的不確定性也廣被指責。1799年，法國科學家戴維在《論熱、光和光的復合》論文中，描述了一個實驗：在一個同周圍環境隔離開來的真空容器里，合兩塊冰相互磨擦熔解為水，而水的比熱比冰還高。在這兒“熱質守恒”的關系不創立了，戴維由此斷定，熱質是不存在的。倫福德和戴維的實驗徹底搗毀了熱質說，并為數學學的發展開辟了公路。因為當時將熱質說視為和分子運動論等效的理論，因而倫福德的論文并未視為對熱質論的恐嚇。事實上當時的科學家借助倫福德的論文來降低她們對熱質說的了解。
然而倫福德的研究導致了焦耳及其他科學家的興趣，從而進行相關的研究。焦耳在1840年進行多次導體發熱的實驗，發覺其發熱量和電壓的平方成反比。并在1843年提出理論，覺得熱只是一種能量的方式。后來為確認熱和能量之間的關系。焦耳用以下實驗來量測熱和能量單位間的轉換系數——熱功當量：在一量熱器中加鹽，量熱器中有莖稈，經過轉軸連到量熱器外，量熱器外借助增長的重物推動莖稈旋轉，使莖稈及水的體溫上升。量測重物重量、落下距離、水（及莖稈）的氣溫、質量及比熱即可估算熱功當量，后來將液體由水改為鯨油及水銀，進行并改進實驗達40年之久。此實驗也確認熱及能量之間的關系。直至1860年，能量守恒和互相轉化定理的構建、尤其是J.焦耳對熱功當量的一系列精確測定以及能量守恒的物理理論的構建，確認熱是物質運動的一種方式，熱質說才被徹底否定（見熱力學第一定理）。熱之運動說熱運動，是構成物質的大量分子、原子等所進行的不規則運動。熱運動越劇烈，物體的氣溫越高。證明液體、氣體分子做零亂無章運動的最知名的實驗，是德國動物學家布朗發覺的布朗運動。一、熱運動的定義分子熱運動的試驗是布朗運動。分子熱運動的典型現象是分子擴散。布朗運動是通過花粉在水底的無規則運動的現象表現了水份子的無規則運動，即分子的熱運動，而不是花粉的熱運動。
布朗運動是漂浮在液體或二氧化碳中的微粒所做的無規則運動，不是液體或二氧化碳分子的運動，只是間接證明了液體或二氧化碳分子的無規則運動。故不能把布朗運動稱作熱運動，只能說布朗運動否認了分子的熱運動。旦開了花，就可以嗅到四溢香味；魚、肉霉爛了，會弄得周圍臭味熏天。組成液體的分子也挺好動。在一杯清水里滴入一滴墨水，墨水都會漸漸飄動，和水完全混和。這表明一種液體的分子步入到另一種液體里。或則說液體分子在不停地運動。固體分子也在運動。例如把表面十分光滑潔凈的鉛板緊緊壓在金板后邊，幾個月之后就可以發覺，鉛分子挪到了金板里，金分子也挪到了鉛板里，有些地方甚至步入1毫米深處。如放5年，金和鉛都會連在一起，它們的分子相互步入大概1分米。又如常年儲存煤的墻角和地面，有相當厚的一層都弄成了紅色，就是煤分子步入的結果。證明液體、氣體分子做零亂無章運動的最知名的實驗，是美國動物學家布朗發覺的布朗運動。1827年，布朗把藤黃粉倒入水底，之后取出一滴這些漂浮液置于顯微鏡下觀察，發覺藤黃的小顆粒在水底不停運動，并且每位顆粒的運動方向和速率大小都改變得很快。就是把藤敵百蟲的懸浮液密閉上去，不管晚上黑夜，夏季冬天，隨時都可以見到布朗運動，無論觀察多長時間，這些運動也不會停止。
在空氣中同樣可以觀察到布朗運動，漂浮在空氣里的微粒（如塵埃），也在做不規則運動。二、熱運動的緣由是組成液體或則二氧化碳的分子運動。諸如在常溫常壓下，空氣分子的平均速率是500m/s，在一秒鐘里，每位分子要和其他分子翻車500億次。毫無規律的分子從四面八方撞擊著漂浮的小顆粒，綜合起來，有時這個方向大些，有時那種方向大些，結果小顆粒就被迫做起忽前忽后、時左時右的無規則運倒一杯冷水和一杯冰水，之后向每位杯里滴進一滴紅墨水，冷水杯里的紅墨水要比熱水杯里的擴散得快些。這說明氣溫高，分子運動的速率大，并且隨著物體體溫的增高而減小，因而分子的運動也稱作熱運動。熱傳導是固體中熱傳遞的主要方法。在二氧化碳或液體中，熱傳導過程常常和對流同時發生。各類物質都還能傳導熱，并且不同物質的傳質本領不同。善于傳質的物質稱作熱的良導體，不擅于傳質的物質稱作熱的不良導體。各類金屬都是熱的良導體，其中最擅于傳質的是銀，其次是銅和鋁。瓷、紙、木頭、玻璃、皮革都是熱的不良導體。最不擅于傳質的是羊絨、羽毛、毛皮、棉花、石棉、軟木和其他香甜的物質。液體中，不僅水銀以外，都不擅于傳熱，二氧化碳比液體更不擅于傳質。
三、對流對流靠液體或二氧化碳的流動來傳質的方法稱作對流。對流是液體和二氧化碳中熱傳遞的主要形式，二氧化碳的對流現象比液體更顯著。借助對流加熱或降溫時，必須同時滿足兩個條件：一是物質可以流動，二是加熱方式必須能使得物質流動。四、輻射用幅射形式傳遞熱，不須要任何介質。為此，幅射可以在真空中進行。月球上得到太陽的熱，就是太陽通過幅射的方法傳來的。通常情況下，熱傳遞的三種形式（傳導、對流、輻射）常常是同時進行的。?感謝！