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| 《化学哲学新体系》第一章 第七节 论由温度的不平衡引起的热的运动和传导 | | 文章来源： 点击数：5706 更新时间：2010-7-15 17:55:51 收藏此页 |
| 由于来自各种不同的来源，物体温度容易发生不停的波动。所以，测定在同一物体中热运动的性质，以及由不停地倾向于平衡而引起的从一个物体到另一个物体的迁移，就变得很重要了。
把一根棒在一端加热，并暴露在空气中，热就一部分在空气中散失，一部分则沿棒传导，从冷端到热端显示出温度的逐渐变化。这种导热能力按不同的物质的性质变化很大，一般说来，金属和善于导电的那些物体，也同样善于导热;反之亦然。
当一种流体在其表面上加热时，热就逐渐而缓慢地下降，像沿着固态物体一样。但是如果在盛有流体的容器底部加热，情况就大不相同：流体的热质点，由于比重减小，形成一种上升的水流，升到表面上，在其上升过程中把一部分热传给邻近的质点，渤仍保持着一种温度优势，所以在这种物质中首先看到表面上温度增加，而且直至液体沸腾以前，这里温度增加一直保持最大。沸腾时温度才变得均匀了。所以流体的传导能力来自两个不的来源；一个是同固体一样，即热从一个质点到另一个质点的逐渐前进，不包括这些质点本身的任何运动;另一个则来自流体质点的内部运动，冷热两种质点不断接触，这样使热迅速扩散。这后一种来源比前一种有效得多，以致有些人怀疑前者是否存在，或者说，他们怀疑流体传热是否会同固体一样，虽然他们提不出充分的理由。
在流体中热的传导除掉像在固体中一样由质点到质点的传递来完成，并没有出现别的什么。流体中扩散迅速应归因于流体静力学的定律。但是还有热在空气中以及在弹性流体中传播的另一种方法，需要我们特别注意。我们获得太阳的热就是通过这种方式；在房间里，我们获得普通火炉的热也是通过这种方法。这叫做热的辐射，而这样行进的热叫做辐射热。
直到最近，我们还习惯于认为太阳的光和热是一回事。但是赫谢尔博士（Dr.Herschel）曾指出有热的射线从太阳发出，这些射线可用三棱镜把一束光分开，它们像光一样容易反射出;在受到折射时，程度上要比光差一些，这就是它们与光可分的原因。辐射热的速度还不知道，但是在发现某些相反的事情以前，我们可以假定它与光一样。一个通常的火炉，红热的炭，或者实际上任何加热的物体都辐射热，并能把热反射到一个焦点，就像太阳的光和热一样。但是看来它没有足够能量穿过玻璃或者其他透明物体，从而被折射到一个有效的焦点上。
若干关于热辐射的新的重要事实最近曾由莱斯利教授确定下来，并发表在他的《热的研究》一书中。由于他发明了一个巧妙而精致的空气温度计，他能够在大量的各种情况与环境下，比过去更加精确地标志出辐射的效果，现在把被他发现或证明的一些关于热辐射的主要事实提一下，将是合适的。
1.如果一个容器被装满水，则从容器辐射的热量主要依赖于容器外表面的性质。因之，如果容器是一个镀锡的铁罐子，从它辐射出某一定的热量，则当这个容器用黑漆、黑纸、黑玻璃等覆盖住时，它在同样条件下将辐射出8倍于这个数量的热。
2.如果温度计的球用锡箔包起来，则辐射热的效果只有在玻璃表面上的1/5.
3.一个金属的镜子从通常的火炉，或其他任何受热的物体反射出的热为一个类似的玻璃镜子所反射的10倍。后者被发现是从其外表面，而不是从水银表面反射，而水银表面在反射太阳的光与热中则是最基本的。因而太阳的热与烹饪用的热有着显著的差别。
从这些事实可以看出，金属和其他物体，凡突出地倾向于反射辐射热者，则很少吸收辐射热；而黑漆、黑纸、黑玻璃等，凡倾向于吸收辐射热者，其结果将是在适当条件下又重新把热辐射出来。
4.业已证明，把用玻璃、纸、锡箔做成的隔板放在辐射物体和反射物之间，辐射热就完全被截断，但它们本身则为直接辐射热所加热，终于使温度计受它们辐射的影响。所以由热水辐射出的热似乎不能像太阳的热一样通过玻璃。
5.辐射热在其通过空气时并不遭受明显的损失。辐射物体不管大小，只要它以同个角度对着反射物，就会产生同样的效果，和光一样。
6.反射热的强度随着距离的增加而减小，而对光来说，则在所有距离都是一样的。热的焦点也和光不同，它离开反射器更近，加热的效应在向外移动时迅速减少，但在对着反射器向内移动时只是缓慢地减少。这似乎表示辐射热缺乏完全弹性。
7.一个充满热水四英寸直径中空的锡球，在156分钟内从摄氏35°冷到摄氏25°，另一个涂上灯黑在81分钟内从摄氏35°冷到摄氏25°，室内深气温度为摄氏15°。
8.当一个加热过的物体在空气中转动时，其增加的冷却效应与速度成正比。
9.在空气中，一个充满热水的中空玻璃球的冷却速度，与用锡箔包裹的同样玻璃球的冷却速度并不是在所有温度下都是不变的。这种不均衡性在低温时尤其大，而在高温时则较小。因而在此情况下，莱斯利先生发现，玻璃的可变比率为105+h，锡为50+h,这里h代表温度升高的度数。根据这种关系，玻璃表面的冷却速度在很高温度时差不多与金属的一样；但当h很小时，差不多为105：50。在水中没有观察到它们在冷却速度方面的差别。
10.经过长期复杂而巧妙的研究，莱斯利先生发现，空气对6英寸直径，充满开水的空心球的冷却能力如下：即在每分钟内，流体通过下述三个不同的冷却方式丧失其超过的温度的份数分别为：
通过外展（abduction），即空气的固有传导能力，1/524。
通过退离（recession）,即由受热物体引起的空气垂直气流，1/Hx21715。
通过脉动(pulsation)或辐射，在金属表面上为1/2533，在纸的表面上为1/317，8倍于上面的数值（应该注意到，莱斯利先生坚持空气在热的辐射中起作用，这是与公认的观点相反的）。
11.一物体在稀薄空气中比在通常密度的空气中冷却慢，不同种类的空气各自的冷却能力都不同。普通空气与氢气显示出显著的区别。根据莱斯利先生的意见，如果普通空气对玻璃质表面的冷却能力被指定为1,则氢将为2.2587,其对金属表面的比率为0.5：1.7857。在普通空气中，通过辐射而从玻璃质表面的损失为0.57,而通过其他两个原因则为0.43；从金属表面上则为0.07与0.43。在氢气中，其通过辐射而从玻璃质表面的损失为0.57,而通过其他两个原因则为1.71；从金属表上则为0.07与1.71。他发现，在这两气体中辐射是一样的，而且在变稀薄时也减小很少，但是其他冷却能力的效果则随密度的降低而迅速减上 | | 总页数：1 第 1 页 |  |
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