我國古代熱學知識

時間：2022-09-14 18:48:43 語文百科

關于我國古代熱學知識

　　我國古代的熱學知識大部分是生活和生產經驗的總結。至今所知的古籍中對熱的研究記載較少，還有待于進一步發掘。

關于我國古代熱學知識

　　火的利用和控制，使人類第一次支配了自然力，使人類文明大大前進了一步，同時，它也是古人對熱現象認識的開端。我國山西省芮城西侯度舊石器的遺址，說明大約180萬年前人類已經開始使用火。

　　對冷熱的認識。約在公元前2000年，我國已有氣溫反常的記載，在兩周初期，人們開始掌握降溫術和高溫術。據《周禮》記載，當時已設專人司貯冰事，冬季鑿冰加以貯藏，到春、夏季用以冷藏食物和保存尸體。說明當時已利用天然冰來降溫。我國冶煉業的發展較早，高溫技術也很早被人們掌握。江蘇省曾出土春秋晚期的一塊鐵，經科學分析，它是一塊生鐵，生鐵的冶煉溫度比熟鐵高，需達攝氏千度以上。生鐵的出土，說明在那時的高溫技術已達到一定水平。

　　溫度計還沒有發明以前，古人在冶煉金屬的實踐中，創造了通過觀察火候和火色來判別溫度高低的方法。據《考工記》記載，在鑄銅與錫時，隨溫度的升高，火焰的顏色先后變為暗紅色、橙色、黃色、白色、青色，然后才可以澆鑄。這種方法同樣也應用于制陶工業。從現代科學分析，不同物質有不同的汽化點，因此從火焰的顏色可以判斷所汽化的物質，從而判斷溫度的高低。對同一種物質，隨著溫度的升高，其顏色也先后有所變化。“火候”(包括火色)成了我國古代熱工藝中一個內容豐富的特有概念。

　　除制陶和冶煉金屬之外，我國古代還在農業中采用了控溫技術。據《漢書·召信巨傳》記載，西漢末年，我國己利用冬季栽培蔬菜，其方法是“覆以屋廡，晝夜蘊火，待溫氣乃生。”北魏時期，還利用熏煙的方法防止霜凍。

　　對冷熱問題，東漢王充還曾從理論上加以探討，在他的著作《論衡·寒溫篇》中寫道：“夫近水則寒，近火則溫，遠之漸微，何則?氣之所加，遠近有差也。”他把“氣”作為物體之間進行“溫”“寒”傳遞的物質承擔者，還指出距離變遠，“氣”的作用漸小。這里已涉及熱傳遞的理論問題，但它只是思辯性的，是我國“元氣說”的一種應用。

　　對熱是什么這一問題，我國古代也已注意到，南北朝成書的《關尹子》中認為：“外物”的來去是使瓦石一類物體發生寒熱溫涼之變的原因。而另一種說法見于據傳可能為北齊劉晝著的《劉子·崇學篇》，則從“五行”觀念出發，猜想物體寒、熱、溫、涼的變化是一種“內物”在起作用。這種所謂的“外物”或“內物”都是把熱設想為一種實體物質，它類似于18世紀“燃素”和“熱素”的觀念。

　　熱脹冷縮是重要的熱現象之一，在我國古代對它已有所研究和利用。漢代《淮南萬畢術》記述了這樣一個現象：把盛水銅甕加熱，直到水沸騰時密閉其口，急沉人井中，銅甕發出雷鳴般響聲。這現象可能是發熱物體在急速冷卻時發生了內破裂，破裂聲由井內傳出，這是一個典型的熱脹冷縮現象。元代陶宗儀曾親自作熱脹冷縮實驗，他把帶孔的物體加熱以后，使另一個物體進入孔洞，從而這兩個物體如“轆轤旋轉，無分毫縫罅”。他明確指出，這是前一物體“煮之胖脹”的緣故。據《華陽國志》記載，李冰父子修建都江堰時，發現用火燒巨石，然后澆水其上，就容易鑿開山石。這種利用巖石熱脹冷縮不均從而易于崩裂的施工經驗，在我國歷代水利工程中不斷為人們采用。

　　對水的物態變化，在我國古代也早有認識，例如對雨和雪形成的探討，認為是由于“積水上騰”而造成。《論衡》中對此有明確的表述：“云霧，雨之微也，夏則為露，冬則為霜，溫則為雨，寒則為雪。雨露冰凝者，皆由地發，不從天降也。”此文說明露、霜、雨、雪是因為不同的溫度由水凍凝而成，它們都是水由地面蒸發而產生的。漢代以后的古籍中，對雨、露、雪、霜成因的討論更多，說明當時對物態變化的知識有了新的認識。漢代董仲舒從“氣”的觀念出發，解釋雨、露、雪、霜成因的道理是：水受日光照射，蒸發成水汽，再在不同條件下形成雨、霰、雪等。從現在看來，這些分析也基本上是正確的。

　　我國古代，在生產和生活實踐中，創制了利用熱的各種器具。如宋代曾發明一種“省油燈”，在“燈盞一端作小竅，注清冷水于其中”，據說這種燈能“省油幾半”。現在分析，文中所說加入冷水，目的是降低溫度，避免油被燈火加熱后急速蒸發，其中包含了對油的汽化和溫度的關系的認識;據《淮南子》記載：“取雞子，去其汁，然(燃)艾火納空卵中，疾風因舉之飛”。這是關于“熱氣球”的最早設想，也是空氣受熱上升的具體應用。五代時期，據說還利用這一原理制成信號燈，所謂“孔明燈”也是應用了這一道理。關于走馬燈我國古代有較多記載，有的古籍把它稱作“馬騎燈”、“影燈”。宋代《武林舊事》在記述各種元宵彩燈時寫道：“若沙戲影燈、馬騎人物、旋轉如飛……”，這表明當時已利用了冷熱空氣的對流制造出各種各樣的走馬燈。

　　在我國古代，很早就出現了對熱動力的認識和利用，唐代出現了煙火玩物，“煙火起輪，走絨流星”。宋代制成了用火藥的火箭、火球、火蒺藜。明代制成了“火龍出水”的火箭，這些都是利用燃燒時向后噴射產生反作用力使火箭前進的道理，屬熱動力的應用，它是近代火箭的始祖，被世界所公認。

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