开尔文·热

江玉安

小河与小镇这两个地方本来都很冷僻.但名字却在1892年开始大热.“天下谁人不识君”，开尔文河变成了“热河”.开尔文镇变成了名镇.我曾经在河北承德的避暑山庄内看过热河.那是世界上最短的“河”（一小段温泉），热河后来成为中华民国的省级行政区——热河省.

念过高中的同学都知道.开尔文是七个基本物理量之一——温度的单位.开尔文和其他许多物理量单位，如牛顿、瓦特、焦耳、伏特一样.是为了纪念和褒奖科学家而命名的.开尔文是为了纪念开尔文勋爵——威廉.汤姆逊的.

威廉.汤姆逊的最大贡献有两条：一是在1848年创立热力学温标.规定热力学绝对零度标准：二是在1865年对世界上第一条海底通信电缆——大西洋电缆的铺设和运行作出了贡献.1892年.英国维多利亚女王提封威廉.汤姆逊为格拉斯哥的开尔文勋爵.1967年.第13届国际计量大会通过以“开尔文”（符号K）作为热力学温度的单位的提议.“开尔文”无可争辩地成为“热”（热量）的代名词.

热？真热，开空调啊.有多热啊？热死了.这是生活中常见的对话.但生活不是科学.科学可不能凭感觉.科学要测量.要标准.

我们生活中最熟悉的有关热的测量.就是用体温计测量体温.看看有没有发烧，小小体温计，内涵可大了！首先，水银是对温度敏感的物质.热胀冷缩明显.虽然多数物质有热胀冷缩现象，但敏感且稳定的不多.那么.要怎样放大“热胀冷缩”现象呢？用毛细管.这样，很小的体积变化。就可以显示很明显的高度变化.其次.体温计上有刻度.用来标示测出的温度.但问题是，多大的温差是l度呢？1742年。瑞典的天文学家摄尔修斯利用水的冰点和沸点这两个固定温度.将其区间分成100个单位.规定冰点为100度，沸点为0度.后来.他的同胞.生物学家林奈把他的设定调了个头.规定水的沸点为100度，冰点为0度.再后来.有人用℃来表示度，这就是现在我们熟知的摄氏温度.

不过.最早确定两个标准温度，即水的冰点和水的沸点的.不是摄尔修斯.而是丹麦天文学家罗默.那是1708年的事.

比摄氏温度更早成熟的温标是华氏温度——荷兰华伦海特确定的温度.华伦海特在1714年把一定浓度的氯化铵溶液凝固时的温度规定为0°F.把纯水凝固时的温度定为32°F.把标准大气压下水沸腾的温度定为212°F°F代表华氏温度.就像用℃代表摄氏温度一样.虽然华伦海特也选了水的冰点和水的沸点作为标准点.但他规定的温度与摄尔修斯不同.水的冰点与水的沸点的华氏温度分别是32°F和212°F.华氏与摄氏两种温度的单位不等.在华氏温度中.水的冰点与水的沸点的温差是180°F：在摄氏温度中，水的冰点与水的沸点的温差是100℃.目前.世界上大多数国家使用的是摄氏温度，但美国、缅甸等少数国家使用的是华氏温度.此外.也有使用列氏温度的.

温度计只是测量温度、热度.但热的本质是什么.无论是华伦海特还是摄尔修斯.都无能为力.真正深刻认识到热的本质.并以此设计温标.并被确认为国际标准的.还是开尔文勋爵.即威廉.汤姆逊.

热到底是什么呢？法国科学家兼工程师萨迪.卡诺认为.热像水一样是游动的，从“热”流向“冷”.但热的数量不会变化.这就是热质说.但伦福德伯爵和戴维的摩擦生热实验都表明.热是运动的表现.这就是热动说.英国曼彻斯特酿酒厂老板兼业余科学家詹姆斯.普雷斯科特.焦耳通过实验测量.证明热的运动理论（热动说）是正确的.焦耳在1847年完成的经典实验中.先是测量一桶水的温度.然后把带翼的轮子放进水中，再让翼轮转动很长时间.使水的温度逐渐升高.焦耳测量了翼轮所做的功和水温的升高.从而算出多少机械能产生了多少热.如今.这个值被称为热功当量.焦耳做了大量实验，数据丰富，精确度高.为了对他表示敬意.功或能量的单位称为焦耳.焦耳的工作直接促成了人们对热力学第一定律的认可.热力学第一定律也被称为能量转化与守恒定律.

威廉·汤姆逊很早就关注并从事热的研究。当他接受热动说后.就开始琢磨温度的测量.汤姆逊最大的贡献是提出了绝对零度的概念.他认为.既然热是运动.那么当所有运动都停止时，温度自然应该确定为零度.1967年.国际计量大会决议“热力学温度”T为第五个基本物理量.规定其单位为“开尔文”.热力学温度r，与人们惯用的摄氏温度￡的关系是T=t+273.15（因为水的冰点温度近似等于273.15 K），并规定热力学温度的单位为开尔文（K）.

开尔文勋爵于1824年6月26日出生在英国北爱尔兰的贝尔法斯特，6岁时母亲去世.11岁时随父亲到苏格兰格拉斯哥大学读书.17岁时人读剑桥大学.22岁担任格拉斯哥大学教授直至75岁退休.1890-1895年.开尔文担任英国皇家学会会长.1904年起担任格拉斯哥大学校长直至1907年逝世.开尔文去世后安葬在威斯敏斯特大教堂.

开尔文勋爵天资聪颖.自信满满.14岁时。他在格拉斯哥大学发表了第一篇论文.赢得神童美誉.在剑桥大学毕业考试后.他坚信自己能荣登榜首.于是派遣一名仆人去打听谁是第一名，当仆人告诉他“您是第二名”时，自负的汤姆逊大失所望.

责任编辑 彭德利