【本文轉(zhuǎn)載自上海人民出版社1973年版 僅供學(xué)習(xí)參考】

1.6 熱之唯動說和運動形式的轉(zhuǎn)化

? 偉大革命導(dǎo)師在他的光輝著作《反杜林論》中，用熱之唯動說為例，深刻地闡明了“運動和物質(zhì)本身一樣，是既不能創(chuàng)造也不能毀滅的；······只能轉(zhuǎn)移?！迸辛硕诺摹拔镔|(zhì)的不動的狀態(tài)”和從絕對不動中產(chǎn)生出運動的“熱昏的胡話”。

? 熱是什么？長期以來，人們一直有兩種不同的看法。一種看法是從摩擦生熱的事實出發(fā)，認為熱既然可以通過摩擦產(chǎn)生出來，它就不可能是物質(zhì)，而斷定熱是物質(zhì)的一種運動形式。這種觀點是正確的。它初步揭示了熱運動的本質(zhì)，也看到了熱這種運動形式是可以和其他的運動形式相互轉(zhuǎn)化的。另一種觀點則從熱可以從高溫度的物體傳導(dǎo)到低溫度的物體的現(xiàn)象出發(fā)，猜想熱是一種特殊的物質(zhì)，稱為熱素或熱質(zhì)。這種觀點是形而上學(xué)的思維方式的產(chǎn)物。

? 十八世紀，在自然科學(xué)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位的是形而上學(xué)的思維方式。一些物理學(xué)家用孤立的、靜止的、片面的觀點來看待事物。他們把世界的一切事物的種類和形態(tài)都看成是彼此孤立的和永遠不變化的。他們既把物質(zhì)和運動割裂開來，又孤立地看待物質(zhì)的各種運動形式，否認各種運動形式之間的相互轉(zhuǎn)化。對于難以理解的現(xiàn)象，他們不是舉出什么“力” ???重力、浮力、生命力、化學(xué)親和力、電接觸力······等，就是舉出某種人們不知的什么“素” ???電素、磁素、光素、燃素······來解釋。他們把熱看做是一種無處不在、無孔不入、沒有重量的流體，一種特殊的物質(zhì) ???“熱素”。他們認為，在自然界中始終存在著同樣量的熱素，它是從來如此，永不變化的。那么，物體又怎么樣變熱和變冷了呢？他們認為，任何物體都有許多人所看不見的、微小的細孔。熱素既能鉆進這些細孔中去，也能從這些細孔中流出來。在物體中的熱素既能和物體結(jié)合起來，潛伏在物體中，不影響物體的溫度，也可以在物體中處于自由狀態(tài)而影響物體的溫度。例如：1克零度的冰變成零度的水需要的熱量足以使1克水從零度升到80度左右。熱素論者就認為這是由于水含有的潛伏的熱素比冰多的緣故。物體溫度的高低則是由它所含的自由狀態(tài)的熱素的多少來決定的。摩擦生熱則是把潛伏在物體中的、與物體結(jié)合在一起的熱素擠壓出來并使之成為自由狀態(tài)的結(jié)果。熱素說者就是這樣孤立地看待熱，否認了熱是物質(zhì)的一種運動形式，也否認了熱和物質(zhì)的其他運動形式間的轉(zhuǎn)化。這種形而上學(xué)的理論由于還能夠在表面現(xiàn)象上解釋熱從高溫物體到低溫物體的傳導(dǎo)，湊合了物體從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)和從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)所需的潛熱的事實，所以在十八世紀是較為普遍的。甚至法國化學(xué)家拉瓦錫在利用別人發(fā)現(xiàn)了氧氣從而推翻了燃素說以后，還把熱素列在他的元素表之內(nèi)。研究蒸汽機很有成就的法國工程師卡諾也由于相信了熱素說，使得他不能正確地解決問題。

? 但是，當(dāng)時就有許多人通過實踐不斷地與這種形而上學(xué)的熱素說作斗爭。有的人從金屬被切削、鉆孔時能產(chǎn)生大量的熱，被加工的器件和切削下來的金屬屑都很燙這種事實出發(fā)，做了實驗：把被加工器件浸在水中用很鈍的鉆子來進行鉆孔加工，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加工出來的金屬屑雖然極少，但器件周圍的水卻不斷的沸騰。由此，他們就認為隨著加工的不斷進行，熱幾乎可以無窮無盡地產(chǎn)生出來。這就是說，熱不可能是一種物質(zhì)，而只能是物質(zhì)的一種運動形式，它是可以從物體的機械運動轉(zhuǎn)化來的。也有人把兩片冰在不受外界溫度影響的情況下，使它們相互摩擦，而使冰融化了。這個事實更進一步駁斥了熱素說，證明了熱是物質(zhì)的一種運動形式。但是，這些實驗還比較粗糙，還沒有找到機械運動轉(zhuǎn)化為熱的定量的關(guān)系，因此這種比較正確的觀點當(dāng)時沒有被普遍接受。

? 一八四二年起，英國的物理學(xué)家焦耳做了大量比較精確的實驗，他用了各種不同的機械運動轉(zhuǎn)化為熱運動的方法，找出了機械能轉(zhuǎn)化為熱能的定量的關(guān)系，即熱的機械當(dāng)量。幾乎與焦耳同時，丹麥工程師柯爾丁和德國醫(yī)生邁爾，也分別從不同的途徑找到了機械運動和熱運動相互轉(zhuǎn)化的定量關(guān)系。

? 計算熱能的單位是卡，一卡就是表示1克水從攝氏14.5度升到15.5度所需要的熱量。1卡熱能相當(dāng)于把1公斤重的物體舉高到0.4269米所需要的機械能。所以，以1千卡來計量熱的機械當(dāng)量就是426.9公斤米。

? 熱的機械當(dāng)量被發(fā)現(xiàn)以后，熱是物質(zhì)的一種運動形式的結(jié)論方為大家廣泛接受，熱素說也就破產(chǎn)了。后來英國的物理學(xué)家格羅夫等人對此又進行了總結(jié)，把熱和物體的分子運動聯(lián)系了起來，提出熱之唯動說。熱之唯動說認為，組成物體的分子是在不斷地運動的，熱運動就是組成物體分子的無規(guī)則的混亂的運動。恩老師對此曾指出：“熱之唯動說 ???按照這種學(xué)說，熱就是物體的那些活動的最小粒子（分子）按照溫度和聚集狀態(tài)而發(fā)生的或大或小的振動。這種振動在一定條件下能夠變?yōu)槿魏纹渌倪\動形式 ???把這一點解釋為消失的熱已經(jīng)做了功，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?/strong>?！币虼?，物體內(nèi)部的分子運動得愈厲害，物體就愈熱，它的溫度就愈高。所以，溫度也就是組成物體的分子的混亂運動的劇烈程度的度量。