胡德良/编译
温度:非你所想
胡德良/编译

什么是温度?特别是在入门科学课程中,这个问题出现过很多次。最常见的答案如下:温度是物体颗粒平均动能的量度。当温度升高时,这些颗粒的运动也会加快。
这个定义并不糟糕,但也不是最佳定义。或许,你应该知道,关于温度还出现过许多不切实际的情况。
热能不同于温度
如果温度是平均动能的量度,那么热能和温度不应该是一样的吗?不一样。热能是由于物体颗粒的内部运动而产生的总能量,而温度与平均动能相关,而不是跟总动能相关。
这是一个经典的例子,你可以在家里试一试。将一块冷比萨饼放在铝箔上,然后将其放在烤箱中加热。约10分钟后,比萨饼就应该热好了,铝箔大致也是相同的温度。你可以用手拉出铝箔,但不要去拿比萨饼。铝箔虽然具有高温,但由于其质量低意味着它并没有大量的热能,因此你的手指不会被烫伤。这说明什么呢?——热能和温度是不同的。
温度的其他定义
从上文中,你已经看到了温度的一个定义,然而我还要提供两个其他定义。第一个定义是过去就有的描述,内容如下:
温度是两个物体长时间接触后所共有的冷热程度的物理量。
这个定义的基础是热平衡的概念。如果你把铝球放入水中,最终水和铝球的温度是相同的。两者的热能不同,但它们具有相同的温度。这是温度的一个非常具有可操作性的定义——这不是一件坏事。
的确,温度的这一概念构成了绝大多数温度计的基础。……