第一章认识一下真实的热

热是我们生活中最常见的现象了，冬天的时候，我们渴望热的温暖；夏天的时候，我们躲避热的煎熬。而且，诸如我们的食物也离不开加热这一现象。但是，你了解真实的热吗？

热、温度、摄氏度（℃）、0℃、绝对零度
 冷和热的感觉
在日常生活里，人们常常会根据感觉来说“冷”或“热”。这其实不是科学上的用语。在科学上，温度是物体冷热程度的内在根据。温度高的物体能通过热传递的3种途径将热量传递给温度低的物体。只有两个物体的温度相等了，它们之间才不再进行热传递。
 温度计的原理
在日常生活和生产技术中，人们常常用温度计来测量一个物体的温度，例如，医生用体温计测量病人的体温。体温计是温度计的一种。那么，温度计上的温度是怎样确定的呢？
仔细观察一下体温计就可以发现，体温计中有一根很细的水银柱。这根水银柱称为测温物质。当体温计接触病人口腔时，水银柱就会因病人口腔中的温度产生膨胀，因此，水银柱的长度就可以用来表示口腔的温度。
此外，水银柱旁边还必须标有度数，才能确切地给出温度的值。有刻度，首先要有起始的位置。选定测温物质，确定起始度，标出刻度，这三个要素就组成了温度计对温度的定量表示法。这种表示法称为温标。
 什么是摄氏温标
摄氏温标是目前较常用的一种温标，由此制作的温度计就是摄氏温度计。体温计是摄氏温度计的典型例子。在摄氏温度计中，取水的冰点作为起点，这就是零摄氏度，写作0℃；取水的沸点为100摄氏度，写作100℃；再将0℃和100℃之间的水银柱高度分为100等份，每一格就是1℃。
 绝对零度
在现代社会中，低温技术正在得到广泛的应用，例如人们利用家用电冰箱来贮存食物，电冰箱中的温度一般可以达到-20～15℃。在科学研究中也需要低温，而且是很低的低温，例如只有在-200℃的条件下，科研人员才能获得超导体。
随着低温技术的发展，人们一次又一次地向低温世界进军，向越来越低的温度逼近。目前，人们已获得的低温记录是10K，而且，不断向极低温开拓的探索步伐还在前进。这样就自然引出了一个问题，人们能达到热力学温标的0K，也就是能达到绝对零度吗？
早在几十年前，科学家通过大量实验得出了一个普遍结论，即绝对零度是不可能达到的，或者说不可能施行有限的过程把一个物体制冷，直至达到绝对零度。这个结论称为热力学第三定律。
 我国古代的“省油灯”、“孔明灯”和“走马灯”
我国古代，在生产和生活实践中，创制了利用热的各种器具。如宋代曾发明一种“省油灯”，在“灯盏一端做小窍，注清冷水于其中”，“省油几半”。现在分析，文中所说加入冷水，目的是降低温度，避免油被灯火加热后急速蒸发，其中包含了对油的汽化和温度的关系的认识。据《淮南子》记载：“取鸡子，去其法，然（燃）艾火纳空卵中，疾风因举之飞。”这是关于“热气球”的最早设想，也是空气受热上升的具体应用。
五代时期，据说还利用这一原理制成信号灯。所谓“孔明灯”也是应用了这一道理。关于走马灯，我国古代有较多记载。有的古籍把它称为“马骑灯”、“影灯”。宋代《武林旧事》在记述各种元宵彩灯时写道：“若沙戏影灯、马骑人物、旋转如飞……”这表明，当时已经利用冷热空气的对流制造出各种各样的走马灯。
 
一切物质都包含热量
 冰有热量吗
如果问你一个非常有趣而又奇妙的问题：冰块有热量吗？乍一想，冰块那么冷，应该没有热量。但是仔细想一想，答案应该是冰块有热量。冰块确实有热量，只不过它的热量少于水的热量，或者说少于人们人类习惯接受的热量，所以觉得它冷。
一切物质都具有热量。只不过有些物质具有的热量多，有些物质具有的热量少。
 热量的产生
热量是怎样产生的呢？人类很早就思考着这个问题，古希腊的哲学家们曾提出过种种假设，但这些假设纯属幻想式的臆想。直到18世纪中叶，由于温度计的发明，推动了有关热现象学说的发展。虽然人们对热的产生提出了各种假设，但把它们归纳起来，可以分为两种：
一种假设认为，热的本性是物体的原子或构成物体的微粒的一种看不到的运动。
另一种假设则认为，热是一种热素，是一种特殊形式，没有重量的“物质”。热素若进入某物体，就会使物质变热。
由于蒸汽机的发明，能量守恒的转化定律的发现，人们对热的本质的认识也有了改变，科学家们认识到，热就是一种运动，热量的分子在运动所产生的。而“热素说”被真理无情地推翻了。
分子总是在运动着，所以一切物质都具有热量。一个物体的冷热程度，取决于它的分子运动的剧烈程度。分子运动得越剧烈，物体就越热。
 太阳的辐射与热
太阳为人类提供了大部分的热量，使地球变暖，使许多作物和树木生长。人类要靠食物来维持生存，没有太阳，我们将无法生存。那么，太阳的热量是怎样传给我们的呢？
原来，热量在真空中是以辐射方式传递的。辐射不需要分子。太阳就是以这种方式把热量传递给我们。当太阳的热量传到地球时，一部分热量从地球表面弹回，就是反射回去了；一部分热量被空气、水和土地所接收。物质吸收了热能，就变热了。
 燃烧、摩擦、原子能与热
我们还可以从燃料的燃烧中得到热量。煤、石油、天然气和木材是可以燃烧的一部分燃料物质。但是，如果没有太阳也不会产生这些燃料物质。
摩擦也能提供热量。火柴一擦就燃烧，就是由于摩擦生热点着磷头的。但由摩擦产生的热量有时候也是有害的。例如，摩擦所生的热可以损坏机器。
原子能够释放出非常巨大的热量。科学家目前正在研究怎样利用这种热量。到将来的某一天，我们的住宅和工厂所需的热量可能有很大一部分来自原子。
总之，热是一种能，一种生活中离不开的能。
 
热传递的3种方式：传导、对流和辐射
 开水中的“热”去哪里了
我们把一杯沸腾的开水放在桌子上，过十几分钟，水就变成温水了；再过一段时间，水就变成了凉水。那么，开水中的“热”去哪里了？它又是通过什么方式消失的呢？
实际上，“热”已经到了周围的空气中。如果我们精确的测量一下，就会发现杯子周围的空气的温度有细微的升高，这就是杯子里的“热”被传到了空气中。
 “热”的消失原因
杯子里的“热”传递主要通过三种方式同时进行，即传导、对流和辐射。
 传导
热传导又叫“导热”，是固体中传热的一种主要方式。在这种传热过程中，热量从固体的一部分传到另一部分去，固体里的物质却没有移来移去。从宏观看，就是热量从温度高的地方传到温度低的地方去了。在这个过程中，传递的是分子的速度，或者说是热量。
在上述例子中，杯子里的“热”通过杯子和空气被传导到周围的桌子和空气当中去了。
 对流
对流是液体和气体中传热的一种主要方式，是靠液体或气体的流动来传热的过程。在这种过程中，热量的传递是和物质的移动结伴而行的。由于热胀冷缩，温度高的液体体积大，密度小。也就是说，体积同样大小的液体，热的轻一点，冷的重一点，于是热的液体要上升，冷的液体要下降，它们相互交换位置，同时把热量也带来带去，这就是对流。
夏天，为了使身上的热量快些散发出去，人们用扇子或风扇来制造风，加快热量的传递；为了使冷热不同的饮料混在一起，人们还用搅拌的方法，加快饮料中的对流过程。
 辐射
热辐射是传热三种方式中的一种，指温度高的物体向周围发出带着热量的电磁辐射的过程。物体温度越高，辐射越强。如果物体的温度比周围环境的温度高，那么它发出的热辐射多，吸收的热辐射少，总的来讲，它是发出热辐射；如果物体温度比周围环境温度低，那么它发出的热辐射少，吸收的热辐射多，总的来讲，它是吸收热辐射。
 
蒸发和沸腾
液体表面发生汽化的现象叫作蒸发。液体内部和表面同时发生剧烈的汽化现象叫作沸腾。
 汽化
任何情况下，液体的表面都在发生汽化。液体的内部会不会发生汽化呢？我们烧水的时候，当温度达到100℃，整个水壶中汽泡翻滚，不但水的表面汽化，内部也有无数的汽泡升到水面。我们习惯上说水开了。
 沸腾
液体在一定温度时，内部和表面同时发生剧烈的汽化现象，叫作沸腾。各种液体沸腾时的温度——沸点各不相同。在一个大气压的条件下，液态空气在-193℃就沸腾了。
 沸腾与气压
水在100℃沸腾；铁水要达到2450℃才沸腾。液体的沸点和大气压有关，气压高，沸点也高；气压低，沸点也低。登山运动员如果用普通锅子来煮鸡蛋，那非饿肚子不可。因为高山地势高、气压低，不到100℃水就开了，鸡蛋当然不容易煮熟。例如，在海拔2000米的高山上，水在93℃就沸腾了。
 高压锅与沸腾
所以，在高山上，必须要使用压力锅，也就是高压锅。高压锅可以通过增加锅内的压力，来提高水的沸点；把水和鸡蛋密闭在压力锅里，压力锅加热时，锅内汽压超过1个大气压，水的沸点就能达到100℃以上，鸡蛋很快就可以煮熟。
高压锅还可以广泛应用于高压消毒方面。
 蒸发与沸腾的区别
蒸发和沸腾都是液体的汽化现象，但是有区别。一是汽化的范围不同，蒸发是在液体表面发生的汽化现象；沸腾是在液体表面和内部同时发生的汽化现象。二是蒸发在任何温度下都可以发生；沸腾在一定的外界压强下，必须达到沸点才能发生。
不烫手的“开水”和极“烫手”的开水
 不烫手的“开水”
“开水”这个词常常与“烫手”联系在一起。不过，这是指在地面上把水烧到沸腾时，是十分“烫手”的，因为它的温度达到100℃。
当你到高山或高空去烧水时，情况就不同了。尽管也把水浇沸腾了，但并不一定烫手。在海拔5000米的高度上，大气压力只有0.55兆帕，相应的水的沸点为82℃。当我们处在世界最高的珠穆朗玛峰8844.43米的高度时，那里的大气压力大约只有0.03兆帕，相应的水的沸点约为69℃。如果坐气球升到几万米高度去烧水，那里的大气压力低到只有0.015兆帕，水的沸点只有11～18℃。那种“开水”温度还不及地面上的冷水。因此，在高山或高空烧东西会出现许多怪现象，例如，烧出来的“开水”不烫手；煮出来的鸡蛋半生不熟；“用开水消毒”成了一句空话，温度不高的“开水”根本杀灭不了细菌。
 极“烫手”的开水
与此相反，在气压比地面低得多的深矿井底部，却可以得到十分烫手的“开水”。例如，在深达300米的矿井里，水的沸点达到101℃；在600米深处，水的沸点达到102℃。
根据这个气压和水的沸点关系的原理，我们可以做一个有趣的实验，让冰块使水沸腾起来。
在烧瓶内灌半瓶水，放在火上加热；水沸腾后将烧瓶从火上取下来，用塞子将瓶口塞住。这时，沸腾停止了。把瓶倒过来，在瓶底上放一些碎冰时，立刻看到水又重新沸腾起来。
液化、凝固、升华与凝华
 液化
与汽化过程相反，物质由气态变成液态的过程叫液化。
同样，固体物质温度超过熔点，就会从固体转变成液体。比如，石蜡温度达到某一程度，就会变成流体的液体状态，也是一种液化。
水蒸气遇冷会冷凝变成水，同时放出热量。其他气体也会冷凝变成水，同时放出热量。其他气体也会冷凝变成液态，只不过难易程度不同。例如，氧气要把温度降到非常低的温度才会变成液体，就是我们通常说的液氧。
 凝固
当溶剂化物体的温度降低到一定程度时，液体就会变成固态，就像水遇冷变成冰那样。这种变化过程叫凝固。凝固会放出热量。许多固态的物质受热温度上升到一定程度时，就会变成液态，称为熔化。冰化成水会吸收热量，其他的固体物质熔化也是这样。
 升华
物质从固体状态直接变成气体，就是升华。例如，冬天放在室外的衣服即使结了冰也能干，就在于衣服上的冰直接升华变成了水蒸气跑掉了。
 消失的樟脑丸
我们在生活中会碰到这样一种奇怪的现象：家里的衣柜里为了衣物防虫蛀，经常会放上一两粒樟脑丸。但是，可以发现，几个月后，那些樟脑丸就不见了。樟脑丸到哪里去了？是不是跑得无影无踪啦？
其实樟脑丸并没有消失。当你打开衣柜时，会闻到一股很浓的气味。原来，樟脑丸已变成气体。诸如樟脑丸这样的一些物质，在固态时可以受热直接变成气态而不经过液态，这样的过程叫升华。像碘、保护衣物不被虫蛀的樟脑都会这样变化。
 凝华
蒸气在遇冷后直接变成固体，就是凝华。人们呼吸排出的二氧化碳在一定条件下也能凝华变成固体，叫干冰。它在科研、医疗上都有很多用途。
例如，冬天里，室内的水蒸气在玻璃窗上凝华成冰晶，还有室外的树木，树枝上长满了“雾凇”等；自然界“霜”的形成也是凝华的实际现象；用久的电灯泡会显得发黑，是因为灯里的钨丝受热升华形成的钨蒸汽又在灯光泡壁上凝华成极薄的一层固态钨。形成凝华的条件比较特殊，一般是气体的浓度达到一定的要求，温度要低于熔点的温度。
 分子变化与化学变化
物质在发生物态变化时，分子的内部结构没有改变。所以，物态变化是一种物理变化。并不是所有的物体都会发生各种物态变化，有的物质固体受热后还没有熔化就发生了化学反应，变成了别的东西。
　屋子里面的“雪”
 不可思议的下雪
1812年，在俄国某市的一间大厅里，正进行一场拍卖会。全大厅人声鼎沸，一些人烟袋冒出的烟雾更是弥漫了整个房间。窗外虽是天寒地冻，窗内不知是壁炉里的火燃烧得太旺，还是人多拥挤不堪，亦或是太激动，每个人都已大汗淋漓。整个屋内潮湿、闷热，烟雾缭绕。
拍卖会即将结束了，人们才想起打开窗子透透气。随着几扇窗户被打开，一股股清新寒冷的空气涌进屋来。窗下几个人的胡子、眉毛立即变白了，像新年老人一样，滑稽可笑。正在人们拿他们打趣时，出现了一个奇怪的事情：在屋子上空突然飞起了一朵朵洁白的雪花，大厅上部变成白皑皑的一片。
大家望望窗外，并没有下雪呀，屋里的雪是从何而来呢？
 原因何在
原来，雪花是屋里的水气遇冷凝结成的。一般情况下，水蒸气遇冷会液化成水，水遇冷又会凝固成冰。而雪、霜等则是水气直接凝结而成的小冰粒。只要空气中的水汽超过了饱和状态，剩余的水汽就会遇冷后在空气中较大的尘埃上凝结形成雪。
这间拍卖室里的人群密度过大，空气中水蒸气的含量也过大，又有许多烟尘飞舞在屋子上空。所以，当有人开窗时，屋中的水蒸气以空气中的烟尘为核心，在其遇℃冷后迅速凝固。结果，在屋子里就形成了片片雪花。
等离子态和超固态
物质在一般情况下有三种状态，分别为固体，液体和气体。当然，物质还有其他两种存在的形态，叫做等离子态和超固态。处于等离子态的物质叫做等离子体；处于超固态的物质叫做超固体。
 等离子态
将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子“甩”掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等。这种状态称做等离子态。人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时，都是处于等离子态。在茫茫无际的宇宙空间里，等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高。这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。
 超固态
当物质处在140万大气压下，物质的原子就可能被“压碎”。电子全部被“挤出”原子，形成电子气体，裸露的原子核紧密地排列，物质密度极大，这就是超固态。一块乒乓球大小的超固态物质，其质量至少在1000吨以上。质量较小的恒星，比如发展到后期阶段的白矮星就处于这种超固态。
 
植物的蒸腾作用
我们都说，地球上的植物具有涵养水源的作用。每年，植物都会吸收大量的降水。然而，如果我们挖掘植物下的土壤，就会发现并没有多少存水，土壤也仅仅是湿润而已。那么，那么多的水都去哪里了？
原来，大部分水分都供植物用于蒸腾作用了。植物的根从土壤中吸收水分，最终通过叶片把水分散失到空气中，这个过程就是蒸腾作用。
 蒸腾作用的原理
根据物理学上的概念，植物因蒸发而散失水分的过程，叫蒸腾。植物的叶不断地通过叶面上气孔中的小孔散失水分。散失的水分又靠土壤中的水分来补充。水分由根部进入，沿着茎上升，这样，就形成一个被称为蒸腾流的连续水柱。
当植物根部沿茎向上传送水分的速率大于水分由叶子蒸发的速率时，水分就会从叶缘挤出，在叶缘形成水滴。这种现象就是植物的吐水现象。这种现象常发生于寂静无风的夜晚。
地表水被植物吸收、蒸发，上升到空中形成云，通过降雨又回到地面，是水循环的一种重要形式。
 蒸腾作用的价值
植物的蒸腾作用，对改善大气环境非常重要。我们都有这样的体会，在森林里，不仅空气清新，而且空气中水汽的含量也要比平原地带高很多，树木的蒸腾作用显露出来了。
 
热胀冷缩与冷胀热缩
 热胀冷缩的现象
当一个物体受热后，不仅温度会升高，而且还会发生其他一些变化。例如，把一个气球吹起来，再放在火炉边，会发现气球在渐渐地变大。这是气球里的空气受热发生膨胀造成的。
压力不变的条件下，绝大多数物体，在受热升高温度后，长度、面积、体积都会比温度低时增加，这就是热膨胀。如果物体的热膨胀受到限制，就会向限制它的物体施加非常大的力。气球在火炉边烤得很久，就会“啪”的一声炸开，就是因为气球限制了空气的膨胀，空气产生的压力越来越大，终于把气球撑破了。
热胀冷缩是大家都耳熟能详的一种现象。物体在同一物态下随温度变化而发生的变化，就是“热胀冷缩”。自然界中许许多多的物体都具有热胀冷缩的性质，比如空气的热胀冷缩；典型的，有踩瘪乒乓球的修复，热水瓶塞的弹出，还有夏天自行车气打得太足时的爆裂，等等。
 热胀冷缩的方便与麻烦
自然界中许许多多的物体都具有热胀冷缩的性质。不同的物体发生热膨胀的程度不同。气体受热膨胀非常明显，而固体就不那么明显。物体的这种性质给人们的生活带来了许多方便，也带来了一些麻烦。
在生产和生活中也绝不能忽视固体的热膨胀。火车行驶的铁路是由一段段钢轨组成，在钢轨之间的连接处都要留出一些小小的空隙，这是为钢轨在夏天发生执膨胀预备的空间。如果不这样，而是让钢轨一根紧接一根，到夏天，钢轨发生热膨胀产生非常大的力，会把钢轨顶弯，造成事故。
同样道理，输电线路也不是拉得紧紧的，而是很松地架在电线杆上，为电线在寒冷天气里的收缩留有余地。
为了使桥梁有膨胀和收缩的余地，同样在桥梁上设置伸缩缝，或在桥梁底部置上滚轴以防止发生翘曲。
 冷胀热缩的现象
物体受热发生膨胀，当温度下降时又会收缩，这是大多数物质热胀冷缩的现象。绝大多数物体都是热胀冷缩的，但也有少物体遇热体积收缩，温度降低倒膨胀，这可以称为热缩冷胀。水的性质非常有趣，它在0~4℃是热缩冷胀，所以，在寒冷的冬天常会发生水管冻裂的事情；在4℃以上，它又是热胀冷缩了。
水在温度由0℃上升到4℃的过程中，密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中，密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大。水在0～4℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀。
由于4℃的水密度大，所以在北方寒冷的冬天里，河的表面结了厚厚的一层冰，但在冰层的下面，水温总保持在4℃左右，为水中生物提供了生存的良好环境。如果水的性质也像其他大多数物质那样，在全部温度范围内都是热胀冷缩的，那么温度较高的水不断升到水面，向空气散热，湖泊中水的冻结就会从底部开始，从而容易导致湖泊中的水全部冻结。这样一来，就毁掉了湖泊中的一切经不起冻结的生命。
 对冷胀热缩现象的利用
我国劳动人民很早就知道水的这种反常膨胀的特性，并利用了水的这种反常膨胀特性来开采石料。寒冷的冬季，往石缝里注水，等水结成冰后，由于体积膨胀，把石头撑得四分五裂，开采起来就既省力又能提高效率。
事物都是有两个方面的，水的反常膨胀有时也给人们的生活带来一些麻烦，比如，在冬天，室外的自来水管常会由于管中的水结冰而被撑裂；有些植物或蔬菜经不起严寒霜冻，也是由于植物细胞里的水分结冰而胀破细胞，使农作物受到伤害。
玻璃为什么会炸碎
将一个厚玻璃杯放在桌子上，突然倒入开水，“啪”的一声，玻璃杯就炸裂开来。这是为什么呢？
究其原因，就是热胀冷缩的原理在作怪。因为，玻璃的各部分没能同时膨胀。
倒到杯子里去的开水，没能同时把茶杯烫热。它首先烫热了杯子的内壁。但是，这时候，外壁却还没有来得及给烫热。内壁烫热以后，立刻就膨胀起来，但是外壁还暂时不变，因此受到了从内部来的强烈的挤压。这样，外壁就给挤破了——玻璃破裂了。
千万不要以为杯子厚就不会烫裂。在这方面来说，厚的杯子恰好是最不可靠的。厚的杯子要比薄的更容易烫裂。原因很明显。薄的杯壁很快就会烫透，因此内外层的温度很快会相等，也就会同时膨胀；但是，厚层的杯壁要烫透是比较慢的。
热、蒸发与云的形成
 奇妙的云
云是自然界中最富有浪漫气息的事物。在湛蓝的天空下，朵朵白云随风慢慢飘动，并且形成各种各样的形态和色彩，或给人以清新，或给人以感叹，总之，云仿佛是诗人抒发情感的载体。
人们会看到天空有时万里无云；有时白云朵朵；有时又是乌云密布。云空间是怎样形成的呢？它们又是由什么组成的呢？
 云的构成
根据科学的解释，云是由空气中无数个小水滴和小冰晶集合而成的。水受热蒸发到高空，遇冷凝结成小水滴。这些小水滴又小又轻，直径通常只有0.01～0.02毫米，就算是最大的也只有0.2毫米。所以它们能长时间地悬浮在空中，形成我们常见的云。
 影响水蒸发的三个因素
自然界中的水无时不刻都在进行着蒸发。影响蒸发的主要因素有3点。
其一是与温度高低有关。温度越高，蒸发越快。无论在什么温度，液体中总有一些速度很大的分子能够飞出液面而成为汽分子。因此，液体在任何温度下都能蒸发。如果液体的温度升高，分子的平均动能增大，从液面飞出去的分子数量就会增多。所以，液体的温度越高，蒸发得就越快。
其二是与液面面积大小有关。如果液体表面面积增大，处于液体表面附近的分子数目增加，因而在相同的时间里，从液面飞出的分子数就增多。所以，液面面积增大，蒸发就加快。
其三是与空气流动有关。当飞入空气里的汽分子和空气分子或其他汽分子发生碰撞时，有可能被碰回到液体中来。如果液面空气流动快，通风好，分子重新返回液体的机会越小，蒸发就越快。
 云的分类
云按高度分类常可分4大类，即高云、中云、低云和直展云。高云在6000米上下，分为卷云、卷层云、卷积云；中云在2500～6000米之间，分为高层云和高积云；低云低于2500米，分为层积云、积云和积雨云；直展云低于2000米，有层云和雨层云。
卷云在高空形成，是最高的云。高处的低温使云中的水滴凝成小冰晶，就形成了卷云。有时，卷云会形成一层完整的白云。
高层云是一种薄薄的云，含有较多的水分，只能透过很微弱的阳光。高层云往往预示着降水。
卷层云是一种层状的卷云，像透明的白纱一样高高地浮在高空，往往预示着潮湿天气将要来临。
层云是层状的云，在距离地面仅500米左右的高度形成，是最低的云。云层主要由小水滴构成，呈灰色或灰白色，像雾，但不接地面，经常笼罩山林和高层建筑。
积雨云多由水滴、冰晶、雪花组成，有时还含有霰料和冰雹。在云内的强烈上升、下沉气流区里，经常会出现起伏不平的反应。发展成熟的积雨云会产生较强的降水，同时伴有大风、雷电等现象，有时还会降冰雹，出现龙卷风。
雨层云云体均匀成层，布满全天，云层相当厚，厚度可达8～9千米，且云滴浓度很大，完全遮天蔽日，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，可形成连续性雨雪。
 
云、雾、雨、雪的形成与热
 冰块为什么会冒“气”
在炎热的夏季，从冰箱中取出一大块冰块，放在日光下面，奇妙的事情发生了：冰块上方烟雾缭绕，散发的“蒸汽”，显得特别美丽动人。根据我们一般的认识，只有滚热的开水才会有蒸汽，那冰块那么冷，怎么会有蒸汽呢？
其原理是这样的：夏天的气温比冰块的温度高得多，冰块一遇到空气就要融化，融化时要从周围的空气中吸收大量的热，使空气的温度下降。平时，空气里含有一定量的水蒸气，由于温度突然降低，就达到饱和或过饱和状态。也就是说，冰块周围的空气由于温度降低，便容纳不下原来所含的那么多水蒸汽了。在这种情况下，多余的水蒸汽就结成微小的水珠，形成一团团飘浮着的雾状水滴，经光线照射，就成了白色的水汽。
 云、雾、雨、雪的形成
云、雾、雨、雪形成的原因也是这样。江河湖海里的水，受到阳光照射后，不断地变成水蒸气，飘散在空气中。含有水蒸汽的空气受热上升，升到一定高度，遇到冷空气，就凝成一团团悬浮的小水滴。这便是云。靠近地面的水蒸气，遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴。这就是雾。所以云和雾在本质上是相同的。在合适的条件下，云里的小水滴不断地合并成大水滴，直到上升的气流托不住它的时候，便降落下来，形成雨。如果是冬季，这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞。不过，空气中饱和水汽的凝结，必须有它凝结的“核心”才行。这个核心就是飘浮在空气中的尘埃。它是促进云、雾、雨、雪形成的必要条件之一。
 
热、大气层与气候
 什么是大气
地球上的大气，就像一层薄幕紧裹着地球，人类就生活在这茫茫气海的底部。空气对于人类来说，是维持生命的第一需要。人可以数日不吃饭，几天不喝水，但只要5分钟不呼吸就活不下去了。
大气是由多种成分组成的混合气体，其中大部分是氮气和氧气，还有少量其他气体，如二氧化碳、水气、氩气等；此外，还有一些粉尘和烟灰之类的固体微粒。地球大气总质量约为5300万亿吨，仅占地球总质量的百万分之一。约有99.9%的大气质量集中在离地面48千米的高度以内。大气密度随高度很快减小，空气越往上越稀薄，逐渐向星际空间过渡。因此，大气层没有明显的上界。按照大气温度随高度垂直变化的特征，科学家们一般将大气层分为对流层、平流层、中层、热层和外逸层5个层次。
 大气里的空气流动
对流层内温度随高度降低。由于它下面热，上面冷，“头重脚轻”，空气很不稳定，容易上下翻动，造成空气对流，使上下层空气均匀混合，热量、水气和悬浮颗粒得以向上输送，从而引起天气变化。
平流层内温度随高的增加而升高。平流层中经常晴空万里，没有垂直气流引起的颠簸，适宜飞机的航行。此外，由于平流层内臭氧层的存在，阻挡了太阳紫外线，使地球上的生物得到保护。
中层温度随高度的增加而下降，基本上重复着对流层的特点，所以也被称为高空对流层。
热层和外逸层的温度均随高度的增加而上升。热层顶的气温可达1700℃。外逸层是地球大气的最外层，也是地球大气和星际空间的过渡地区。在这一层，空气温度很高，调整运动的空气粒子可以摆脱地球引力，向星际空间逃逸而去。
 人类对大气气流的研究
为了探索大气的物理、化学特性以及大气现象，人类进行了不懈的努力。早在16世纪至17世纪，几位意大利和英国科学家，先后发明了温度表、雨量计、压板风速仪等。18世纪，温、压、湿3种气象要素的测量仪器已经基本定型。以后，经过不断改进，一些新的观测项目和手段也逐渐发展起来了。
18世纪至19世纪，气象观测又进一步扩大到高空，风筝、气球、飞艇均被用来作为推测高空的气象要素。20世纪初，科学家们又开始使用飞机和探空气球。20世纪40年代，火箭将探测仪器送到更高的空间。雷达发明以后，人类观测风云的视程又被延长了许多倍，并深入到云层内部。20世纪60年代以来的卫星遥感，更使得人类能够从大气外层来观察地球的大气。
 
海洋与陆地对热的差异
 海洋与陆地的气温
常去海边的人都知道，海洋和陆地的气温很不一样。在夏季，内陆炎热异常，而同纬度的海边却很清爽。所以，人们都喜欢去海边避暑。在冬天，内陆冰天雪地，寒冷之极，而同纬度的海边却相对温暖一些，显得不是很冷。似乎海洋的温差比陆地上要小一些，这都是为什么呢？
这主要是因为海洋和陆地对热的吸收和释放的差异造成的。
 海洋吸热大于陆地
首先，海洋和陆地对太阳辐射的反射率有明显的差别，陆面反射率比海面反射率大。因此，海洋上每单位面积上吸收的太阳辐射能比陆地约大10~20%，
海洋和陆地吸收太阳辐射的方式也不尽相同。海洋有一定的透明程度，部分太阳辐射可透射到水下一定深度。当太阳光线垂直投射到海面，水下1毫米深处的太阳辐射能相当于海面太阳辐射能的86%，10米深处约为18%；而陆地上仅集中几毫米的表层。另外，海、陆放射辐射的大小也不同。在同样的温度下，海洋辐射的红外一般要比陆地小些。因此，就造成了陆面温度变化较海面温度变化剧烈的原因之一。
另外，海水的吸热能力要远远超过陆地。当海洋和陆地吸收同样的热量时，陆地升温要比海水多，比海水快。这也造成了陆地温度变化急剧，同样的道理，到了晚间，陆地放热的能力也要超过海洋，降温也快。所以，海洋温度变化慢也是原因之一。
 海洋和陆地热量交换不同
其次，海陆传热方式不同。陆面为固体，热量传输靠分子传导，因而热量多集中在表面层。当白天太阳辐射很强时，陆面获得的热量不能很快地传到深处贮存；夜里地表冷却降温，深层的热量也不能及时地向上传送，所以陆面温度变化比较剧烈。
海水则与陆地不一样。它可以上下、左右自由地流动，因而热量可以在海洋中分散开来，不致于像陆地那样仅仅集中在薄薄的地表。当白天太阳辐射强时，热量可以很好地贮存在大洋里；当夜里洋面冷却时，海洋深处贮存的热又可迅速地向上输送。这也就使得海面上的温度变化较之陆面缓和。
由于陆面所得的热量集中在表层，以致地表很快增温，这也加强了陆面和空气的热量交换。海洋并不这样，这就减弱了海洋和大气之间的热量交换。
 蒸发水分的差异
另外，海洋接受的辐射能绝大部分用于蒸发水分上，即以潜能形式输送给大气，也使水温不致于升得太高，而且空气因此而获得较多水分，使空气具有较强的吸收地面红外辐射的能力，这就使得空气温度不易降低。
在陆地上，情况刚好相反。尤其是沙漠地带，吸收的太阳辐射能绝大部分用于增热空气，而用于蒸发水分上的能量，可以说几乎为零。这样，空气温度就会陡升陡降。
 结论
现在可以总结、回答开始的问题了。在夏天，更多的太阳辐射被陆地反射到空气中去了，陆上自然显得热些。在冬天，更能储藏热量的海洋释放出了存储的热量，所以海边更暖和一些。一句话，陆地温差变化大，海洋温差变化小。
 海洋性气候和大陆性气候的形成
综上所述，海洋的热力过程具有缓慢变化的特点，而陆面则具有变化急剧的特点。正因为这种差别，使得海、陆对气候的影响也大为不同，而从形成两种性质完全不同的气候——海洋性气候和大陆性气候。
 
“冷锋”、“暖锋”、“静止锋”
我们在听天气预报的时候，常常会听到诸如“冷空气的前锋已经到达某某地”，或是“长江流域有一条东西向的静止锋”。这些都是些什么样的天气现象呢？
 “锋”是什么
要回答这个问题，首先要了解“锋”是什么意思。在气象学上，把冷、暖两种气团之间的明显接触面，叫做“锋面”，也叫“前锋”，笼统地称之为“锋”。当冷空气推动锋面向暖空气方向前进，我们称它为“冷锋”（或叫“冷空气前锋”）。反之，当暖空气推动锋面向冷空气的方向前进，称呼它为“暖锋”（或叫“暖空气前锋”）。如果冷、暖空气势均力敌，锋面在某一地区来回摆动，就叫“静止锋”（或叫“准静止锋”）。
冷空气或暖空气前锋的到达，通常会带来一次下雨的过程。当冷锋过后，会出现明显的降温和大风；暖锋过后，会出现明显的升温；在静止锋附近，一般是连绵阴雨，延续时间较长。我国江淮流域每年六七月份的梅雨，就是由一条东西向静止锋停留在这一带所造成的。
吸热的黑色
 深色与浅色物体的吸热
两个完全相同的玻璃瓶，把其中的一个外面涂上黑色，另一个外面涂上白色，然后装进质量相同、温度相同的冷水，并各插入一支温度计，放在太阳下面晒。过一会儿即可发现，温度计的读数不再相同了，放在黑色玻璃瓶里的温度计指示的温度较高。这说明黑色物体比白色物体吸收辐射热的本领强。
把这两个瓶里的水倒掉，重新换上质量相同、温度相同的热水，放到冷藏室里，过一会儿又可发现，两支温度计的读数又不相同了。这一次，放在黑色玻璃瓶里的温度计具有较低的读数。这说明黑色物体比白色物体向外辐射热的本领强。
上面的两个实验告诉我们，热辐射与物体颜色的深浅有关。颜色越深的物体，吸收或者辐射热的本领越强；颜色越浅的物体，吸收或者辐射热的本领越弱。
炎热的夏天，人们喜欢穿白色或浅色的衣服，就是要尽量反射阳光的辐射。严寒的冬天，人们喜欢穿黑色或深色的衣服，就是要尽量多吸收阳光，变得更暖和一些。这些都是为了适应不同的气候。
 吸热妙法
我国西北的高山上终年积有冰雪，山下却经常干旱。新中国成立后，政府便派飞机飞到雪山上空，撒下大量的碳屑，给白雪披上黑装，太阳一晒，冰雪就会融化，汇成水流，流下山来。
近年来，太阳能热水器得到了广泛的应用。它可以利用阳光为人们提供热水。这类装置虽然形式不同，但却有共同的特点：都有一个黑色的采热器。
冬天取暖的火炉涂成黑色，是为了增强火炉向周围辐射热的本领。为了降低幻灯机、变压器的温度，也常常把它们涂成黑色，以增强它们向外辐射热的本领。
 吸热原理的应用
宇宙空间没有大气，宇宙飞船只能靠辐射与外界交换热量，因此飞船“外衣”的颜色必须精心选择。一般飞船的外表面都涂成银白色或浅蓝色。当有阳光照射时，由于涂上这种颜色，可以防止飞船温度急剧升高；当没有阳光照射时，又可以起到减弱向外辐射热的作用。在飞船内表面，都涂上黑漆。由于黑色物体吸热和放热的本领都大，这样，卫星向阳面的内侧，因温度较高，容易放热；卫星背阳面的内侧，因温度较低，容易吸热，整个舱内的温度就会比较均衡了。
寒潮的形成
在冬季里，最令人感到痛苦的，就是天气预报里说的“寒潮来袭”。在我国，寒潮来临的时候，北风大作，夹杂着漫天雪花，寒风像刀子一样划开人们单薄的衣物，使人感到彻底而严酷的寒冷。然而，寒潮过后，天气仿佛变了个人一样，突然又暖和起来，气温一下子就升了10几度。寒潮到底是怎么回事？它是怎么形成的呢？
 什么是寒潮
寒潮，顾名思义是寒冷的空气像潮水一样奔流过来的意思。但并不是说所有的冷空气侵袭过来都叫寒潮，一般是冷空气侵袭到某地以后，使那些地方的温度在1天内降低10℃以上，同时那一天的最低温度又在5℃以下时，才把这股冷气叫作寒潮。因各地受地理环境和气候条件影响，寒潮标准也不相同。受到寒潮侵袭的地方，常常是风向迅速转变，风速增大，气压突然上升，温度急剧下降，同时还可能下雨、下雪，出现霜和冰冻现象。寒潮是我国境内常见的一种灾害性天气，发生的次数较多，活动范围广大。
 我国的寒潮
侵入我国的寒潮，主要是在北极地带、西伯利亚以及蒙古人民共和国等地暴发南下的冷高压。这些地区，冬季太阳辐射热量大大减弱，特别是在北极地带，长期见不到阳光，到处被冰雪覆盖着，停留在那些地区的空气团好像躺在一个天然的大冰窖里面一样，越来越冷、越来越干。当这股冷气团积累到一定的程度，气压增大到远较南方为高时，就像贮存在高山上的洪水，一有机会，就向气压较低的南方泛滥、倾泻，形成寒潮。
台风的形成
每年台风季节里，电视上、广播里，都会反复播报台风消息、台风警报。对于我国来说，台风总是产生在太平洋上。如果从位置来说，它经常产生在北纬5～20°的热带。而且年年是这样。
可以说，热带的海洋是台风的老家，袭击我国的台风，就常是在菲律宾以东洋面和南海一带产生的。
 产生台风的条件
产生台风的条件，主要有两个：一是比较高的温度；二是充沛的水汽。
烧开水时，锅底的水会往上升，这是因为锅底的水受热后膨胀了的关系。空气也是这样，下层的空气受热后，就会往上升。在温度高的区域内，正好碰上了大气里，发生一些扰动，空气开始往上升，使地面气压降低。这时，上升区域的外围空气就源源不绝地流入上升区。因地球转动的关系，使流入的空气像车轮那样旋转起来，这就是产生台风的一个原因。
当上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝成水滴时，要放出热量，又助长了低层空气不断上升，使地面气压下降得更低，空气旋转得更加猛烈，这就形成了台风。
 让人又恨又爱的金属“冷脆”
听到“冷脆”这个词，你可能就有了一个直观的感受。而在前面加上一个词“金属”，你大概就知道一些基础的状况了。那么，什么是金属“冷脆”？它又有什么重要意义呢？
 “冷脆”的现象
1954年冬天，英国32000吨的“世界协和”号油船，在爱尔兰寒风凛冽的海面上航行，突然船体中部发生断裂，船很快就沉没了。后来，又发生了几起类似的沉船事件。经研究发现，沉船是由于外界温度太低，金属材料变脆后断裂所致。这种材料的变脆现象因为是在低温下产生的，所以称之为“冷脆”。
随着温度的升高或降低，物质的某些机械性质会发生变化。在常温下，金属材料中原子的结合较疏松，因此弹性较好，这意味着金属能吸收较多的受外力冲击所产生的能量。在低温下，原子结合得较紧密，由于弹性差，只能吸收极少的外来能量，因此，低温下的材料容易脆断。在物理上，把使材料发生脆化的温度叫做“临界脆化温度”。不同的材料，临界脆化温度也不相同。
 “冷脆”现象的利用
利用脆化现象，人们发明了“低温粉碎技术”。例如，用低温来粉碎废钢铁。我们知道，炼钢时，要大量使用废钢。电炉炼钢时，废钢占原料总量的60～80%。废钢在投入冶炼前，先要进行破碎，以加快熔化速度。由于废钢的尺寸、厚薄、轻重相差悬殊，所以废钢的粉碎一直是个难题。传统的电弧切割法，速度慢，效率低。采用低温粉碎技术，将废钢浸泡在液氮（-196℃）后，废钢就变得像玻璃那样易碎。当然，使用低温粉碎时，一定要使粉碎温度低于待粉碎材料的临界脆化温度。
 
 干冰——奇妙的“冰”
 什么是干冰
干冰，就是固体的二氧化碳，是让液体二氧化碳在低压下迅速凝固而制成的。一块块的干冰，就外形看来，与其说它像冰，不如说它像压紧的雪。
干冰作为二氧化碳的固态存在形式，二氧化碳常态下是一种无色无味的气体，自然存在于空气中。虽然二氧化碳在空气中的含量相对而言很小（体积比大约占0.03%），但却是我们所认识到的最重要的气体之一。干冰极易挥发，升华为无毒、无味的，比固体面积大1000倍的气体二氧化碳，所以，如果将干冰储存在密封性能好、体积较小的容器中很容易爆炸。要让干冰放在空气流通好的地方，使其挥发产生的气体释放出去，这样才安全。
 干冰的特点
一般来说，干冰在许多方面都和冰有区别。二氧化碳的冰比普通冰重，在水里会下沉。它的温度虽然非常低（-78℃），可是你如果小心地拿一块放在手里，手指却感觉不到冷：当我们身体和它接触时，就产生二氧化碳气，保护皮肤不受冷。只有在紧紧握住干冰块的时候，手指才会有冻伤的危险。
“干冰”这个名称特别能说明这种冰的主要物理性质。它自己不管在什么时候都不会湿，同时也不会湿润周围任何东西。受了热，它立刻变成气体，并不经过液体状态。二氧化碳是不能在一个大气压下存在有液体状态的。
 干冰的用途
干冰的这一特征和它的十分低的温度结合在一起，就使它在实用上变成了没有别的东西可以替代的冷却物质。用二氧化碳的冰来冷藏食物，不但不会潮，并且还因为形成的二氧化碳气有控制微生物生长的能力，保护食物不腐烂。因此，在食品上不会出现霉菌和细菌。昆虫和啮齿类动物也不能在这种气体里生存。此外，二氧化碳气还是一种可靠的灭火剂。把几块干冰抛在燃烧着的汽油里，就能使火熄灭。干冰在工业和日常生活里都有巨大的用途。
燃烧与热
 水为什么不能燃烧
看到这个问题，你可能觉得很多余，水当然不能燃烧。但是，你知道为什么吗？
燃烧，就是物质和氧气剧烈化合的一个过程。
从外表看，酒精、汽油、煤油和水的模样差不多，都是无色透明的液体。可是，酒精是由碳、氢、氧三种元素组成的；而汽油和煤油只含有碳和氢。这些东西都含有能够燃烧起来的氢、碳两种元素。所以，它们都可以燃烧起来。事实上，大多数的含碳的化合物都是能够燃烧的。
酒精、汽油、煤油燃烧以后，每1个碳原子和2个氧原子结合，变成了1个二氧化碳分子。其中的氢原子能够和氧原子结合成水。当全部碳都变成二氧化碳，全部氧都变成水以后，它们也就烧完了。
因此，水不能燃烧的原因就找到了。水是由氢氧两种元素组成的，也就是说，水是氢气燃烧以后的产物。既然是燃烧的产物，当然它就不可能继续和氧气发生结合，也就是说，不能再燃烧了。
 着火点
将一张纸点燃，很快它就会燃烧。然后，周围的空气就会觉得有热气发出。这是什么原理呢？
可燃物为什么会燃烧的问题，首先必须搞清楚什么叫做燃烧。任何发光、发热的剧烈的化学反应，都叫做燃烧。可燃物与空气中的氧气发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应，属于燃烧现象。使可燃物达到燃烧时所需的最低温度，叫做着火点。
 容易燃烧的白磷
白磷的着火点很低，只有40℃。但是，将白磷放入100℃沸水中，白磷并不燃烧。水中白磷的温度虽然已超过它的着火点，但是，因为水中没有氧气，所以热水中的白磷并不燃烧。如果在空气中稍稍给白磷加热，它就会很快燃烧起来。因为空气中含有大量氧气，白磷与氧气发生接触，稍微加热即可达到白磷的着火点，所以空气中的白磷极易燃烧。可见，燃烧必须同时具备两个条件：一是可燃物要与氧气接触；二是要使可燃物达到着火点。
化学反应都伴随着能量的变化，能常表现为热量的变化。1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热可由实验测得。
 着火点与自燃
高温干燥的天气里稍不小心就会引发森林大火，造成巨大的损失。木材、柴草、煤炭、棉纱等可燃物，在缓慢氧化过程中产生的热量若不能及时散失，就会越积越多，引起这些物质温度升高，如果达到物质的着火点，不用点火就自发燃烧，这就是自燃。为了生产及生活的安全，要注意防止自燃现象的发生。
摩擦生热
 人造火种
每一个人都可以做一个有趣又简单的实验：双手并拢，反复快速摩擦，很快，就会感到一股热流直送心底。这就是摩擦生热的原理。在远古时代，早期的人类就认识到了这一点。他们用木头和石头摩擦，就可以生成小的火星。于是，原始的人造火就形成了。
17世纪以后，多数人根据摩擦生热的现象，认为热是一种特殊的运动形式，不少物理学家都相信这一点。但是，这种看法由于缺乏精确的实验根据，还不能形成科学的理论。
 错误的“热质说”
到了18世纪，对热的研究走上了实验科学的道路。把热看成是一种特殊物质的热质说，由于能够解释某些实验结果，因而在当时获得了承认。热质说将热看成一种没有质量或不可称量的流质——热质。它不生不灭，存在于一切物体之中。物体的冷热程度，决定于其中所含热质的多少。热质说对摩擦生热的解释是，摩擦并没有改变热质的总量，但物质在摩擦时比热降低了，因此摩擦可以使物体的温度升高。
1798年，英国学者伦福德（1753～1814年）在从事枪炮制造时，发现钻孔钻下的金属屑具有极高的温度，用水来冷却时，甚至可以使水沸腾。他怀疑金属屑具有极高温度是不是由于比热降低造成的。伦福德在他的笔记中写道，由摩擦所生的热，来源似乎是无穷无尽的，要用热质说解释摩擦生热现象，钻下的金属屑的比热要改变很大才行。于是，他设计并做了一系列实验，发现钻下的金属屑的比热在摩擦时并没有降低。根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成是一种运动形式。热质说的统治地位开始动摇了。
1799年，英国的戴维做了更加严格的实验。他在0℃以下的露天里，在抽成真空的玻璃罩内，使金属轮子和盘在钟表装置的带动下相互摩擦，结果使金属盘上的蜡熔化了。在这个实验中，热不可能是由周围物体传递给蜡的。而且，伦福德的实验已经证明，金属也不会由于比热的降低而放热，那就只能是由于摩擦生热，使蜡粒子的运动加快了。戴维的实验有力地打击了热质说。
 能量守恒定律的确立
此后，科学家进一步研究了热和做功的关系，特别是英国科学家做了大量实验，定量地研究了热和功的关系，证明做了多少机械功，就有多少机械能转化成热这种形式的能量。焦耳的工作，表明热不是一种特殊的物质，同时为能量守恒定律奠定了基础。
能量守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子运动论的发展开辟了道路。经过科学家的长期研究，关于热是一种运动形式的设想，终于成为公认的真理。人们认识到，宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现。
用冰透视取火
用冰透视取火的故事已经流传很久了。在冰天雪地的北极，探险队员失落了打火器和所有引火工具，陷入到困境当中。
正在大家着急的时候，一个人想到了一个好办法。他拿了一块冰，用小刀做成了一个半球形的“冰透镜”，把这块冰做的透镜对着阳光，让太阳光集中照射在火绒上。果然，火绒被透过冰透镜的太阳光给点着了。
冰和玻璃一样，是可以透光的。光线可以通过冰穿射过去，发生折射，点燃火绒。
如果你有兴趣，也可以做一次这样的实验。在严寒的冬季，拿一个半球形的容器，盛些水，让它结成冰。然后，用热水把容器四周烫一下，把冰块取出来，就可以用冰取火了。
 
凉爽的竹席
在夏天的时候，家家户户都在棉褥子上铺上竹席，于是，晚上睡觉时就感到很凉爽，不是那么热了。这里面有什么科学道理吗？
物体导热的能力有的大、有的小，不仅金属与非金属有很大的差别，即使同样是非金属，也大不相同。比如，石头和木头、坚硬的木头与软木，导热的本领也差得很多。
软木、麻秸、棉花等，因为里面藏有很多不流动的空气，导热的本领也差异很大。所以，如果夏天接触这些材料，就会觉得很热。
竹席内没有空气孔，导热本领比其他物质都要大，当身体与它接触后，更容易把人体的热量传走，因而也就觉得更加凉爽一些。
同样的道理，在冬天，我们用手摸铁块，要比木头冷得多，也是因为铁要比木头传热快得多，我们手上的热都被更快的传导出去了。在夏天炎热的时候，铁块要比木头烫手得多，则是因为铁块的热量被更快的传导到我们的皮肤上面。
 
酒精温度计和水银温度计
在日常生活中，我们经常会接触到两种温度计，装的是不一样的液体，红色的液柱是酒精；银白色的液柱是水银。这两者有什么区别呢？
 酒精温度计的优点
酒精和水银各有不同的职能。酒精是一种非常“耐寒”的液体，要到-117℃才会凝结，即使是在地球最冷的南极，酒精温度计也能使用。水银则在-39℃就会凝结。所以，在特别寒冷的地方，就要使用酒精温度计。
酒精温度计还有一个特别的优点，就是遇到温度变化时，收缩能力要比水银大几十倍，因此，它做成的温度计读数更加清晰可见。
 水银温度计的优点
不过，水银温度计也有它的优点。同样质量的酒精和水银，要使它们的温度升高1℃所需要的热量，酒精要比水银高很多。因此，水银温度计要比酒精温度计灵敏，这也就是为什么体温计一定要使用水银温度计的原因，即使体温上升0.5℃,水银温度计也能清楚的显现出来。水银温度计还有个优点。它的沸点高达356.6℃，所以能够用来测量高温。
 
火药与炸药
火药是我国古代四大发明之一，另外三大发明是造纸、印刷、指南针。火药是炼丹家们在寻求长生不老的丹药时发明的。
 古代的火药
火药在我国距今已有1000多年的历史了。我国发明的火药现在被称为黑色火药或黑火药。在古代，火药的用处非常大，渗透于生活的各个方面，猎人常靠它布设陷阱捕捉猎物；老百姓靠它开山、筑路、修渠。在军队里，火药的用处更大了。两军交战，除了短兵相接，互相厮杀外，拥有威力巨大的火药武器，常常是战争中克敌制胜的法宝之一。
随着科学技术的发展，黑色火药逐渐被爆炸力更强、更安全、能随时控制爆炸时间的现代各种高级炸药所替代。但是，黑色火药至今未被淘汰，仍在一些行业内被使用。
 炼丹家与炼丹术
火药的发明和中国古代炼丹术有着密切的关系。有人明确地讲，火药的发明应归功于中国古代的炼丹家。
我国古代的冶炼技术相当发达。早在殷商时期，就已经能制造出造型复杂、非常美观的大型青铜器皿了。春秋中期，我国已经发明了生铁冶炼技术。到了春秋末年，铁制的农具和兵器也已经得到普遍使用。
在冶炼金属的过程中，人们不断总结经验，逐渐接触和熟悉了许多矿物的性能，积累了丰富的化学知识。从战国时代起，就有人把冶金技术运用到炼制矿物药方面，梦想能炼出长生不老之药来，也有人想从矿物中炼出金银来。那种炼制所谓长生不老药的炼丹术在古代被称为“方术”，从事炼丹的炼丹家则被称为“方士”，后来被称为“道士”或“丹家”。
虽然这些炼丹家始终未能炼出长生不老之药来，但是在一次次冶炼中，他们不断积累经验，掌握了不少化学知识。这些炼丹家对我国古代化学的发展，起了不少作用。用现代人的眼光来看，或许把他们称为古代的化学家更为合适。在这些方士中，较为突出的有李少君、魏伯阳、刘安、葛洪等。
 火药的原料
火药的主要原料为木炭、硫磺和硝石。
硫磺在我国古代也被称作石流黄、留黄、流黄等。我们的祖先在公元前后就已在湖南的郴县发现了大量的硫磺矿。此后，在我国北方、南方也多次发现大型硫磺矿。我国古籍中最早提到“流黄”的是《淮南子》一书（公元前150年前后）。说明在当时古人对硫磺已有认识。西汉末年问世的我国第一本药物典籍《神农本草经》上，把石流黄归入“中品药”的第三种，可见当时硫磺已被广泛用于入药。
硝石是黑色火药里的氧化剂。它的化学成分是硝酸钾，受热能产生氧气，有很强的助燃作用。火药爆炸力的大小，主要根据含硝量的多少来决定。最迟在公元前后，我们的祖先已经发现了硝，并能掌握利用它。古代人民在实践中慢慢发现硝石有消除积热和血瘀等医疗作用，便将它入药。
《神农本草经》把硝石列入“上品药”的第六种。古代的炼丹家十分熟悉硝石的性能，常把硝石作为主要的氧化剂和溶剂。公元500年左右的炼丹家陶弘景就指出硝石有“强烧之，紫青烟起”的现象。
炼丹家们在炼丹时既用硫磺又用硝石，渐渐发明了可以燃烧的火药。
唐朝初年，有名的药物学家孙思邈也炼过丹药。在他所写的《丹经》一书中，有一种“伏硫磺法”，记载着类似火药的方子。
由于这种伏硫磺法经常在制作过程中发生燃烧，烧伤炼丹者的手脸，甚至烧掉炼丹房，古人明白了硫磺、硝石和木炭的混合物极易猛烈起火，甚至发生爆炸，制作时必须十分当心。
经过一次次的爆炸起火，炼丹家们从最初的恐惧中逐渐认识到，硫磺、硝石和木炭，如按一定比例配制，可制成会爆炸的“火药”。
 火药的使用
火药正是在炼丹家们炼药时发明的，具体年代已无从查考，但根据资料可以推断，火药发明的时间应在唐代以前。由于这种火药的颜色是黑色的，所以叫作“黑火药”。
火药虽是由炼丹家发明，但炼丹家的本意是为了制作药物，并不希望它有强大的爆炸力和破坏力。可是，当火药的配方一旦为军事家们所知晓，情况就完全不同了。他们明白，用火药制成的武器，一定具有强大的杀伤力。于是，军事家们不断探索研制，强化它的毒性、燃烧力和爆炸力。火药发明后，引起武器制造的重大改革，逐渐由兵刃时代进入了火器时代。
约在唐朝末年，火药已开始用于战争。宋朝有个叫路振的人，在他所著的《九国志》一书中有这样一段记载：唐哀帝时（904~906年），郑瑶攻打豫章（现在的江西南昌），命令兵士“发机飞火”，烧了龙沙门。据解释，飞火是火炮一类的东西，是用火药制造的燃烧性武器。可见，当时火药已用于战争。到了宋朝，人们发明了更多种类的火药武器，从最初的燃烧型火药武器逐渐过渡到威力更大的爆炸型火药武器。
1132年，南宋的军事家陈规为了防御金兵的侵扰，又发明了一种管状的射击性武器——火枪。这种火枪是用长竹竿做的，竹管里面装满火药。打仗时由两个人抬着，点着了火发射出去。火枪的发明，可以说是火器史上的又一个新起点。
 火药的和平用途
火药自从发明以后，主要有两大用途：一种是制造武器用于战争，另一种用途是用于生活、生产。据《武林旧事》、《梦粱录》、《事林广记》等书记载，在南宋、元朝时人们已经用火药制成焰火，以燃放焰火的形式来欢庆节日。火药性能和作用也逐渐被人们所掌握，古代人民利用它来开山、破土、采矿、筑路等，使其在生产劳动与和平建设中发挥威力。
火药、火药制造方法以及火药武器，是由中国传入阿拉伯，再辗转传人欧洲直到世界各地的。
19世纪，美国在修建纽约港时，仍是使用中国发明的黑火药爆破。恩格斯曾说：“法国和欧洲其他各国是从西班牙的阿拉伯人那里得知火药的制造和使用的，而阿拉伯人则是从他们东面的各国人民那里学来的，后者却又是最初的发明者——中国人那里学到的。”恩格斯的这番话，明确指出了是中国最先发明火药这一历史事实。
火药发明后，逐渐开始在生产和军事等方面广泛应用。三国时马钧创造了火器，以后人们又陆续发明了喷火筒、火炮、火箭、突火枪等，应用日益广泛。但是，由于原始火药是由几种无机物混合制成的，因此爆炸力比较低。
 诺贝尔与现代炸药
现代炸药的发明者是瑞典著名化学家诺贝尔。他为此花费了毕生精力。
1859年，诺贝尔开始研究炸药。他首先改进了意大利人索布雷罗制成的硝化甘油，于1862年完成了第一次爆炸实验，1863年获得了瑞典炸药专利。虽然在炸药研制过程中发生了一些事故，受到了传统势力的攻击和阻挠，但诺贝尔毫不气馁，排除一切干扰，继续顽强地进行实验。
1864年，诺贝尔发明了雷管。1866年，他研制成了稳定并且爆炸力非常强的黄色炸药。1875年，他将硝化纤维和硝化甘油混合制成了胶状炸药；1887年又发明了无烟炸药。
诺贝尔发明的炸药，在生产和军事等方面都产生了巨大的影响，诸如矿山和隧道开采，运河开凿等领域，炸药都发挥了巨大的作用，促进了人类文明的发展。诺贝尔也因此获得了巨大的声誉。
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热力学第三定律是总结大量实验结果而归纳得出的定律，是普遍适用的。为什么绝对零度是不可能达到的？科学家已证明，绝对零度本来就不是一个实际的温度，而是对实际降温过程的一个推论。从理论上讲，这个推论出来的温度是任何物体都能达到的低温的极限。从实际上看，人们可以通过种种努力接近绝对零度，但不能达到绝对零度。
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在我国古代，很早就出现了对热动力的认识和利用。唐代出现了烟火玩物，“烟火起轮，走绒流星”。宋代制成了用火药喷射推进的火箭、火球、火蒺藜。明代制成了“火龙出水”的火箭。这些都是利用燃烧时向后喷射产生反作用力使火箭前进的道理，属热动力的应用。它是近代火箭的始祖，被世界所公认。
趣 味 链 接
温度是用来表示物体冷热程度的物理量。从分子运动论观点看，温度是物体分子平均平动动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。
大气层中气体的温度是气温，是气象学常用名词。它直接受日射所影响，日射越多，气温越高。
经典热力学中的温度没有最高温度的概念，只有理论最低温度“绝对零度”。热力学第三定律指出，“绝对零度”是无法通过有限次步骤达到的。在统计热力学中，温度被赋予了新的物理概念——描述体系内能随体系混乱度（即熵）变化率的强度性质热力学量。由此开创了“热力学负温度区”的全新理论领域。
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两个物体之间，或者一个物体的两部分之间，能够发生热条件，那就只有一个原因，即存在温度差。火焰与水壶之间能发生热传递，就是因为火焰的温度比水壶的温度高。开始烧水后不久，就能看到壶中的水在对流，就是因为下面的水比上面的水温度高了些。
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为什么冰块反而能够使水沸腾呢？液体的沸点与液面上空气的压强有关。压强高，沸点高；压强低，沸点低。当我们把瓶口塞住时，瓶中只有滚热的水和