【第3.01讲】知冷知热

同学们好！欢迎来到物理老师讲物理。

前两章学完后，我们知道了一些运动和声音的奥秘。大自然蕴藏着无穷无尽的奥秘，人类怎么探索都探索不完。这一章，我们将了解一些与冷热有关的大自然的魔法。

我们都知道，物质可分为：固体、液体、气体三种，它们对应的状态分别叫：固态、液态、气态。它们的特性很不同。

固体——有固定的形状，有固定的体积，所以才被称为“固体”。

液体——能够流动，因此没有固定的形状，但它有固定的体积，因为液体很难被压缩。

气体——就更不同了，它岂止是可以流动，简直是可以飞动。而且气体很容易被压缩，也容易膨胀。想想你打开蒸笼的时候，迎面扑来的热气，就知道了。所以气体既没有固定的形状，也没有固定的体积。

看看，它们差别很大吧？可是大自然就是有这种魔力，硬是能让差别这么大的固体、液体、气体之间互相转化。最常见的例子，就是水啦。水，既可以是液体，在江河湖海里嬉戏；又可以变成气体，即水蒸气，在空中飞舞；还可以变成固体，成为冰，以冰川的形式默默地待在地球的南北极。水、气、冰，它们之间可以互相变化，水变冰，冰变水；水变气，气变水；冰变气，气变冰。我们称这些物质状态之间变化为物态变化，后面的课程，我们还会逐一解释这些变化。

图1：水的三种状态

现在我们要讨论的是，这些变化有一个关键的共同点，就是都与冷热密切相关。我们首先要了解冷热，然后才能理解大自然的这些神奇的变幻。说起冷热程度，我们并不陌生。常听人说，“哎呀好烫”；“雪糕好冰”；“天真热”；“这杯牛奶温温热” 等等，不都是说的冷热程度吗？

同学们想想，用什么词来描述这个冷热程度最合适呢？我们前面学过，描述物体运动的迅速程度用“速度”；描述声音的响亮程度用“响度”。那描述冷热程度，用“热度”可以吗？或者用“冷度”可以吗？当然都可以，但仔细想想，总不如 “温度”这个词好，既适合冷的，也适合热的。很热，就是温度高；很冷，就是温度低。所以前人用“温度”来表示物体的冷热程度，是很聪明的选择。

有时候会听到人说：“哎呀，这儿好冷啊，一点温度都没有。”这个说法对吗？从物理学的角度看，答案是：不对。因为任何物体都有温度，只是高低不同，哪怕0度也是有温度的，怎么能说没有温度呢。如果说成“一点热度都没有。”那就没关系了，因为“热度”它不是一个物理学的专用术语。

说了半天，都只是人们对温度的感觉。要知道，感觉不一定准确。人虽然知冷知热，但每个人的感觉是不一样的。比如，同一间房里，可能有人觉得空调太冷了，有人又觉得太热了。可见，感觉都有主观的成分。如果医生诊断发烧，也是仅凭感觉，那就可能出现：有的医生摸着发烧了，有的医生摸着没发烧。这岂不是害人？如何客观的知冷知热？必须要有一个统一的度量温度的标准。跟长度测量一样，这需要两个条件：一是单位，二是测量工具。测量工具就是温度计了，我们留到下一讲再聊。

现在我们聊聊温度的单位。

从时间的单位，我们就已经学到了，单位是某个稳定的物理量等分的结果，比如我们把每天分成12个时辰，时辰就成了一个时间单位。温度也一样，要确定温度的单位，首先要找到两个稳定不变的点，然后再把这两个点之间的区间等分，等分得到的即是温度单位。历史上，为了确定这两个稳定不变的温度，经历了几代科学家的接续努力，经历了牛顿温标到华氏温标，再到摄氏温标，以致后来开尔文的绝对温标，最终大家普遍接受了摄氏温标和绝对温标。

我们生活中用的最多的摄氏温度，单位是摄氏度。开创摄氏温标的瑞典科学家摄尔修斯，他找到的两个稳定不变的温度分别是：标准大气压下沸水的温度和标准大气压下纯水结冰的温度，这两个温度不管什么时候，不管在什么地方，都是稳定不变的。然后把这两个点之间的区间等分为100份，每一份就是一个温度单位，摄氏度就这样诞生了。摄氏温标规定，冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度自然就是100℃，其它的温度以此为标准对比，就可以知道了。比冰水混合物更冷的温度，就用负数表示，也可以读作零下多少度。在这个标准下，健康人的体温大约37℃。

还有一点你应该知道，温度的国际单位并不是摄氏度，而是绝对温标中的开尔文，写作K，这个你以后会学到。

图2：瑞典科学家摄尔修斯（Anders Celsius）

【小结一下】

1.固体、液体、气体虽然特性迥异，却可以相互变化，被称为物态变化。

2.物态变化与温度密不可分。所谓温度，就是物体冷热的程度。

3.温度的常用单位是摄氏度，冰水混合物为0℃，沸水的温度为100℃，人的正常体温约37℃。

【思考题】

为什么找到一个稳定不变的温度作为标准这么难呢？冰水混合物的温度和沸水的温度，还会受哪些因素的影响？

我们下一讲接着聊温度计，再见！

【备课手稿】